RU2671368C1 - Method of magnetic detection of rails regular objects - Google Patents
Method of magnetic detection of rails regular objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2671368C1 RU2671368C1 RU2017143307A RU2017143307A RU2671368C1 RU 2671368 C1 RU2671368 C1 RU 2671368C1 RU 2017143307 A RU2017143307 A RU 2017143307A RU 2017143307 A RU2017143307 A RU 2017143307A RU 2671368 C1 RU2671368 C1 RU 2671368C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rail
- signals
- rails
- objects
- welded joints
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 57
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 85
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 33
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 13
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 11
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 241001669679 Eleotris Species 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/83—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by investigating stray magnetic fields
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области исследования материалов с помощью магнитных средств, в частности фиксации изменении величины магнитного потока при изменении номинального сечения или структуры металла с ферромагнитными свойствами. Изобретение может быть использовано при скоростной дефектоскопии железнодорожных рельсов, в частности для обнаружения дефектов в сварных стыках. Мощный магнитный поток, сформированный намагничивающей системой в рельсе, встречая препятствие (поперечную трещину, зону пониженной магнитной проницаемости) обтекает это препятствие и частично выходит наружу. Вблизи этой зоны на поверхности появляется дополнительное магнитное поле, которое и фиксируется датчиком.The invention relates to the field of research of materials using magnetic means, in particular, fixing changes in the magnitude of the magnetic flux when changing the nominal cross section or structure of a metal with ferromagnetic properties. The invention can be used for high-speed defectoscopy of railway rails, in particular for the detection of defects in welded joints. A powerful magnetic flux formed by the magnetizing system in the rail, encountering an obstacle (a transverse crack, a zone of low magnetic permeability) flows around this obstacle and partially exits. Near this zone, an additional magnetic field appears on the surface, which is detected by the sensor.
Рельсовый путь состоит из многих конструктивных элементов и многие из них укладываются с определенным периодом по длине пути - так называемые регулярные объекты пути. К регулярным объектам рельсового пути можно отнести болтовые и сварные стыки, рельсовые скрепления и подкладки. К наиболее проблемным, с точки зрения содержания пути и обеспечения безопасности движения поездов, являются сварные стыки рельсов.The rail track consists of many structural elements and many of them are stacked with a certain period along the length of the track - the so-called regular track objects. Regular rail track objects include bolted and welded joints, rail fastenings and linings. The most problematic, from the point of view of track maintenance and ensuring the safety of train traffic, are welded rail joints.
В современных рельсовых путях сварка является основным способом формирования рельсовых бесстыковых плетей (на 2017 г уже 75% главных путей ОАО «РЖД» являются бесстыковыми). На железных дорогах России эксплуатируются более 7 млн. сварных стыков рельсов. В основном, по прочностным характеристикам зона сварного стыка мало отличается от зоны основного металла рельса. Однако, нарушения технологии выполнения сварочных работ, появление несплошностей усталостного характера иногда приводят к изломам рельсов в зоне сварных стыков. В последние 10 лет от 28 до 50% изломов рельсов на железных дорогах ОАО «РЖД» происходят по дефектам в зоне сварных стыков.In modern rail tracks, welding is the main way to form continuous jointless lashes (in 2017 already 75% of the main tracks of Russian Railways are jointless). More than 7 million welded rail joints are operated on Russian railways. Basically, according to the strength characteristics, the zone of the welded joint differs little from the zone of the base metal of the rail. However, violations of welding technology, the appearance of fatigue discontinuities sometimes lead to kinks in rails in the area of welded joints. In the past 10 years, from 28 to 50% of rail bends on the railways of Russian Railways have occurred due to defects in the welded joint zone.
С целью своевременного обнаружения дефектов усталостного происхождения сварные стыки периодически (через каждые 2 года эксплуатации) контролируют ультразвуковым эхо-методом в соответствии с нормативно-техническим документом (НТД) ОАО «РЖД» [1]. Контроль производят с помощью ультразвукового преобразователя с углом ввода 50°, осуществляя ручное сканирование в околошовной зоне (±200 мм от центра шва) шагом сканирования 3 мм по всему периметру шва. На настоящее время данная технология является наиболее трудоемкой и низкотехнологичной операцией неразрушающего контроля рельсового пути. На контроль сварных стыков рельсов ежегодно расходуются огромные трудовые и финансовые ресурсы, т.к. производительность контроля по данной технологии составляет всего 40 стыков в смену [2]. На практике, требования НТД часто нарушаются, и достоверность контроля сварных стыков рельсов остается недопустимо низкой.In order to timely detect defects of fatigue origin, welded joints are periodically (every 2 years of operation) monitored by the ultrasonic echo method in accordance with the regulatory technical document (NTD) of Russian Railways [1]. The control is carried out using an ultrasonic transducer with an input angle of 50 °, performing manual scanning in the heat-affected zone (± 200 mm from the center of the seam) with a scan step of 3 mm around the entire perimeter of the seam. Currently, this technology is the most time-consuming and low-tech operation of non-destructive testing of the rail track. Huge labor and financial resources are spent annually on the control of welded rail joints. control performance by this technology is only 40 joints per shift [2]. In practice, the requirements of technical documentation are often violated, and the reliability of control of welded joints of rails remains unacceptably low.
С целью механизации процесса и регистрации результатов контроля предложен способ и устройство ультразвукового контроля сварных стыков рельсов по патенту [3], предусматривающий установку нескольких электроакустический преобразователей на разных поверхностях рельса в околошовной зоне, зондировании всего сечения сварного стыка, совместной обработке отраженных от искомого дефекта эхо-сигналов и вычислении пространственного положения дефекта. Способ позволяет в несколько раз повысить производительность контроля и объективно зарегистрировать все сигналы, получаемые из зоны сварного стыка рельса. Известный способ является механизированным контролем сварного стыка, требует участия двух операторов (для перемещения устройства от стыка к стыку и оперативного снятия устройства при приближении поезда) и обладает недостаточной экономичностью и производительностью контроля.With the aim of mechanizing the process and recording the results of the control, a method and device for ultrasonic testing of welded joints of rails according to the patent [3] is proposed, which provides for the installation of several electro-acoustic transducers on different surfaces of the rail in the heat-affected zone, probing the entire cross section of the welded joint, joint processing signals and calculating the spatial position of the defect. The method allows several times to increase the control performance and objectively register all signals received from the welded joint area of the rail. The known method is the mechanized control of the welded joint, requires the participation of two operators (to move the device from joint to joint and quick removal of the device when the train is approaching) and has insufficient cost-effectiveness and control performance.
Кроме того, ультразвуковые методы не обеспечивают качественного контроля верхней части головки рельса, зоны максимальной нагрузки на сечение рельса, в том числе и в зоне сварного стыка. Действующие НТД контролю сварных стыков рельсов (см., например, [1]) допускают возможность пропуска дефектов на глубине до 8 мм от поверхности катания головки рельса. В тоже время именно в приповерхностной зоне начинают развиваться контактно-усталостные трещины кода 26.3 и неровности на поверхности катания кода 46.3 [4] (смятие головки из-за неравномерности механических свойств металла в месте сварного стыка) (см. с. 226-258 [5]).In addition, ultrasonic methods do not provide high-quality control of the upper part of the rail head, the zone of maximum load on the rail section, including in the welded joint zone. The current scientific and technical documentation for the control of welded joints of rails (see, for example, [1]) allows the possibility of passing defects to a depth of 8 mm from the rolling surface of the rail head. At the same time, in the near-surface zone, contact fatigue cracks of code 26.3 and irregularities on the rolling surface of code 46.3 [4] begin to develop (head crushing due to uneven mechanical properties of the metal at the welded joint) (see pp. 226-258 [5 ]).
При сплошном ультразвуковом контроле рельсов с помощью дефектоскопных тележек одновременно с контролем зоны основного металла контролируются и зоны сварных стыков рельсов [5]. Однако им присущи указанные выше недостатки ультразвукового метода. Как правило, при отсутствии внутренних дефектов в зоне сварки, на дефектограмме ультразвукового контроля сварной стык не локализуется (отсутствуют какие-либо эхо-сигналы).In the case of continuous ultrasonic testing of rails with the help of inspection trolleys simultaneously with the control of the base metal zone, the zones of the welded joints of the rails are also controlled [5]. However, they are characterized by the above disadvantages of the ultrasonic method. As a rule, in the absence of internal defects in the weld zone, the weld joint is not localized on the defectogram of the ultrasonic inspection (there are no echo signals).
На современных железных дорогах широко применяются скоростные транспортные средства дефектоскопии: вагоны, автомотрисы и т.п., которые позволяют в наименьшей степени занимать рельсовые пути на технологические процедуры. Скоростная дефектоскопия предполагает использование соответствующих методов, в основном ультразвуковых и магнитных. Ультразвуковые (УЗ) методы позволяют достаточно подробно исследовать внутреннюю структуру рельса с целью обнаружения дефектов, но имеют целый ряд проблем с применением, в частности, с обеспечением надежного акустического контакта электроакустических преобразователей (излучателей и приемников) с рельсом. В результате сигналы даже от стабильного отражателя (например, болтового отверстия) при периодическом контроле повторяются с низким коэффициентом корреляции и не могут быть использованы для мониторинга состояния контролируемого объекта (рельса).On modern railways, high-speed flaw detection vehicles are widely used: cars, railcars, etc., which make it possible to occupy rail tracks for technological procedures to the least extent. High-speed flaw detection involves the use of appropriate methods, mainly ultrasonic and magnetic. Ultrasonic (ultrasound) methods allow a fairly detailed study of the internal structure of the rail in order to detect defects, but they have a number of problems with the application, in particular, ensuring reliable acoustic contact of electro-acoustic transducers (emitters and receivers) with the rail. As a result, the signals even from a stable reflector (for example, a bolt hole) during periodic monitoring are repeated with a low correlation coefficient and cannot be used to monitor the state of the controlled object (rail).
Магнитные (магнитодинамические) методы (МД) более просты в использовании, меньше зависят от внешних условий. К достоинствам магнитодинамических методов следует отнести: возможность работы во всех климатических зонах при любых погодных условиях; высокую достоверность измерений, обеспечивающую хорошую повторяемость результатов и возможность мониторинга развития отдельных дефектов; возможность работы на любых скоростях движения транспортного средства.Magnetic (magnetodynamic) methods (MD) are easier to use, less dependent on external conditions. The advantages of magnetodynamic methods include: the ability to work in all climatic zones under any weather conditions; high reliability of measurements, providing good repeatability of the results and the ability to monitor the development of individual defects; the ability to work at any vehicle speed.
Однако магнитные методы позволяют обнаруживать дефекты рельсов только в поверхностной и приповерхностной зоне головки рельсов. При применении современных систем намагничивания с электромагнитами на осях колесных пар специальной подвагонной (индукторной) тележки глубина залегания обнаруживаемых МД методом дефектов может достигать 15-24 мм [6].However, magnetic methods make it possible to detect rail defects only in the surface and near-surface areas of the rail head. When using modern magnetization systems with electromagnets on the axles of wheel sets of a special carriage (inductor) carriage, the depth of occurrence of the detected MDs by the defect method can reach 15-24 mm [6].
Кроме того, МД метод позволяют решить задачу относительной навигации, привязывая положение дефектоскопических средств к конструктивным элементам рельсового пути: болтовым и сварным стыкам, стыковым накладкам, стрелочным переводам (и даже, за счет фиксации поля рассеяния - рельсовым подкладкам) и другим аномальным объектам, которые могут быть обнаружены методом. Дифференциация сигналов от дефектов и от конструктивных элементов может решаться путем сопоставления координат обнаруженных аномальных объектов с координатами конструктивных элементов, сохраненными ранее в диагностической карте участка рельсового пути.In addition, the MD method allows us to solve the problem of relative navigation by tying the position of flaw detectors to the structural elements of the rail: bolted and welded joints, butt plates, turnouts (and even due to the fixation of the scattering field to the rail linings) and other anomalous objects that can be detected by the method. Differentiation of signals from defects and structural elements can be solved by comparing the coordinates of the detected anomalous objects with the coordinates of the structural elements stored previously in the diagnostic map of the rail track section.
Магнитные способы дефектоскопии рельсов известны давно, например, [7], и заключаются в том, на дефектоскопическом средстве устанавливают устройство, создающее магнитное поле в рельсе, перемещают дефектоскопическое средство и фиксируют магнитное поле в рельсе датчиком, скользящим по поверхности рельса, обнаруживают аномальные по амплитуде сигналы, по которым принимают решение об обнаружении дефектов в рельсе. Данный способ предполагает исключение из рассмотрения сварных стыков рельсов. Недостатком такого способа является низкая достоверность обнаружения дефектных участков рельсового пути, в частности в зоне сварных стыков рельсов.Magnetic methods of rail flaw detection have been known for a long time, for example, [7], and they consist in installing a device that creates a magnetic field in the rail on a flaw detector, moving the flaw detector and fixing the magnetic field in the rail with a sensor sliding on the rail surface, detecting anomalies in amplitude signals that decide to detect defects in the rail. This method involves the exclusion from consideration of welded joints of rails. The disadvantage of this method is the low reliability of detection of defective sections of the rail track, in particular in the area of welded joints of the rails.
Известен способ магнитного обнаружения дефектов в рельсах [8], заключающийся в том, что на дефектоскопическом средстве устанавливают устройство, создающее магнитное поле в рельсе, перемещают дефектоскопическое средство и фиксируют магнитное поле в рельсе датчиком, скользящим по поверхности рельса, сигналы которого сравнивают с эталонными сигналами дефектов корреляционным способом.A known method of magnetic detection of defects in rails [8], which consists in the fact that a device that creates a magnetic field in the rail is installed on the flaw detector, the flaw detector is moved and the magnetic field in the rail is fixed with a sensor sliding on the rail surface, the signals of which are compared with reference signals defects in a correlation way.
Недостатком этого способа является сложность создания библиотеки эталонных сигналов, которой на сегодняшний день не существует из-за разнообразия технологии и режимов сварки и особенностей магнитного метода, отмеченных выше.The disadvantage of this method is the difficulty of creating a library of reference signals, which today does not exist due to the variety of technology and welding modes and the features of the magnetic method noted above.
Известен способ диагностики рельсового пути [9], заключающий в том, что на дефектоскопическом средстве устанавливают устройство, создающее магнитное поле в рельсе, перемещают дефектоскопическое средство и фиксируют магнитное поле в рельсе датчиком, скользящим по поверхности рельса, обнаруживают сигналы от конструктивных элементов рельсового пути и дефектов, сохраняют их координаты в диагностической карте участка рельсового пути. Причем, как следует из описания известного способа, сигналы от зон сварных стыков рельсов, как и другие конструктивные элементы пути, могут быть выделены как ручным, так и автоматизированным способом.A known method for diagnosing a rail track [9], which consists in installing a device that creates a magnetic field in the rail on the flaw detector, moving the flaw detector and fixing the magnetic field in the rail with a sensor sliding on the rail surface, detecting signals from the structural elements of the rail track and defects, save their coordinates in the diagnostic map of the rail section. Moreover, as follows from the description of the known method, the signals from the zones of welded joints of the rails, as well as other structural elements of the track, can be selected both manually and automatically.
Недостатком этого способа является низкая обнаруживающая способность дефектов в зоне сварных стыков рельсов. Этот недостаток связан с тем, что, как в данном, так и в других, известных авторам способах, недостаточно полно используются информационные возможности магнитного метода контроля.The disadvantage of this method is the low detecting ability of defects in the area of welded joints of rails. This drawback is due to the fact that, both in this and in other methods known to the authors, the informational capabilities of the magnetic control method are not fully used.
Наиболее близким, принятым за прототип является способ магнитного контроля сварных стыков рельсов [10], заключающийся в том, что на дефектоскопическом средстве устанавливают устройство, создающее магнитное поле в рельсе, перемещают дефектоскопическое средство и фиксируют изменения магнитного поля в рельсе датчиком, скользящим по поверхности рельса, обнаруживают зоны сварных стыков, сохраняют их координаты в диагностической карте участка рельсового дополнительно фиксируют и сохраняют формы сигналов от зон сварных стыков, сравнивают их соответствующими сигналами предыдущих измерений и на основании этих сравнений принимают решение об обнаружении и развитии дефектов в сварных стыках рельсов.The closest adopted for the prototype is the method of magnetic control of welded joints of rails [10], which consists in the fact that a device that creates a magnetic field in the rail is installed on the flaw detector, the flaw detector is moved and changes in the magnetic field in the rail are recorded by a sensor sliding on the rail surface detect the zones of welded joints, save their coordinates in the diagnostic map of the rail section additionally fix and save the waveforms from the zones of the welded joints, compare them appropriate signals from previous measurements and based on these comparisons decide on the detection and development of defects in the welded joints of the rails.
В известном способе впервые предложено сохранять и анализировать форму сигнала, принятого от зоны термического влияния сварного стыка рельса, т.е. использовать более тонкий инструмент. В способе учтено, что сигналы от магнитного дефектоскопа обладают замечательным свойством: точной повторяемостью формы сигналов от сеанса к сеансу контроля. В отличие, например, от сигналов ультразвуковых дефектоскопов, где множество случайных факторов радикально меняют дефектограмму даже при минимальных интервалах между измерениями. При реализации известного способа изменение формы сигнала (наличие и положение положительных и отрицательных выбросов сигналов, их форма, длительность, резкие скачки амплитуды и т.п.) являются отличным средством обнаружения развивающихся дефектов в области сварного стыка рельса.In the known method for the first time it is proposed to save and analyze the shape of the signal received from the heat affected zone of the welded joint of the rail, i.e. use a thinner tool. The method takes into account that the signals from a magnetic flaw detector have a remarkable property: accurate repeatability of the waveform from the session to the control session. Unlike, for example, the signals from ultrasonic flaw detectors, where many random factors radically change the defectogram even at minimal intervals between measurements. When implementing the known method, changing the waveform (the presence and position of positive and negative signal spikes, their shape, duration, sharp jumps in amplitude, etc.) are an excellent means of detecting developing defects in the area of the welded joint of the rail.
Авторами известного способа [10] исследовано и сформулировано, что «форма сигнала магнитного метода может существенно меняться при изменении состояния сварного стыка в процессе эксплуатации: зарождении и развитии внутренних трещин кода 26.3, появлении неровности на поверхности катания кода 46.3, выкрашиваний металла на рабочей выкружке (код дефекта 10 или 11) [5] и механических повреждений головки рельса». Особым достоинством способа является также и то, способ магнитного контроля сварных стыков рельсов может быть реализован на значительных (на практике до 60 км/ч, теоретически - более 120 км/ч) скоростях сканирования. Таким образом, известным способом стало возможным в автоматическом режиме осуществлять мониторинг наиболее слабого участка рельсовой плети - зоны сварных стыков рельсов и своевременно принять упреждающие меры при появлении и развития дефекта в этой зоне.The authors of the known method [10] investigated and formulated that “the waveform of the magnetic method can change significantly when the state of the welded joint changes during operation: the generation and development of internal cracks in code 26.3, the appearance of irregularities on the rolling surface of code 46.3, metal chipping on the working
При практической реализации известного способа наиболее сложной оказалась процедура выделения сигналов от сварных стыков рельсов на отдельных участках пути. Рельсовые плети длинной до 800 м, свариваются на рельсосварочном предприятии (РСП) или передвижными рельсосварочными машинами (ПРСМ) из рельсов стандартной длины 25,0 м, как правило (в 95% случаев), электроконтактной сваркой.In the practical implementation of the known method, the most difficult was the procedure for extracting signals from welded joints of rails in individual sections of the track. Rail lashes up to 800 m long are welded at a rail welding plant (RSP) or mobile rail welding machines (PRSM) from rails of a standard length of 25.0 m, as a rule (in 95% of cases), by contact welding.
В задачах дефектоскопии сварной стык оказывается очень важным, но противоречивым элементом:In flaw detection tasks, a welded joint is a very important but controversial element:
При современных, достаточно совершенных технологиях качество сварного стыка рельсов оказывается высоким, так что по прочностным характеристикам зона сварного стыка мало отличается («малоконтрастны») от зоны основного металла рельса. В результате сварные стыки иногда плохо обнаруживаются средствами дефектоскопии, в том числе и магнитными методами с использованием индукционного датчика. Сигналы магнитного датчика от сварных стыков существенно меньше сигналов от внутренних поперечных трещин головки рельсов, но в тоже время сравнимы по амплитуде с сигналами от поверхностных дефектов, не представляющих непосредственную угрозу движения поездов. В результате, можно ошибочно принять за сигнал от сварного стыка сигналы от поверхностных неопасных дефектов.With modern, fairly advanced technologies, the quality of the welded joint of the rails is high, so that the strength characteristics of the welded joint zone are little different ("low contrast") from the zone of the base metal of the rail. As a result, welded joints are sometimes poorly detected by means of flaw detection, including magnetic methods using an induction sensor. The signals of the magnetic sensor from the welded joints are significantly smaller than the signals from the internal transverse cracks of the rail head, but at the same time they are comparable in amplitude with signals from surface defects that do not pose a direct threat to the movement of trains. As a result, signals from surface non-hazardous defects can be mistaken for a signal from a welded joint.
В тоже время достоверное обнаружение зон сварного стыка весьма важно как для дальнейшего мониторинга состояния по патенту [10] «наиболее слабого места» рельсовой плети, так и для координатной привязки скоростных транспортных средств дефектоскопии (вагоны, автомотрисы и т.п.) к рельсовому пути [9]. Поэтому для надежного их выделения на дефектограммах диагностических средств должны быть предложены дополнительные информационные признаки.At the same time, reliable detection of the weld zone is very important both for further monitoring the status of the “weakest spot” of the rail lash according to the patent [10], and for the coordinate reference of high-speed defectoscopy vehicles (cars, railcars, etc.) to the rail track [9]. Therefore, to reliably isolate them on defectograms of diagnostic tools, additional informational signs should be offered.
Таким образом, недостатком известного способа [10], принятого за прототип, является низкая надежность и достоверности обнаружения сигналов от регулярных объектов, в том числе и от сварных стыков рельсов магнитным методом контроля.Thus, the disadvantage of this method [10], adopted as a prototype, is the low reliability and reliability of the detection of signals from regular objects, including from welded joints of rails using the magnetic control method.
Задачей, решаемой заявляемым способом является повышение достоверности и надежности обнаружения сигналов от регулярных объектов, в том числе сигналов от сварных стыков рельсов с использованием магнитного метода контроля для дальнейшего использования их для мониторинга состояния сварных стыков и для навигационных задач диагностических и других путевых машин.The problem solved by the claimed method is to increase the reliability and reliability of detection of signals from regular objects, including signals from welded joints of rails using the magnetic control method for their further use to monitor the condition of welded joints and for navigation tasks of diagnostic and other track machines.
Для решения поставленной задачи в способе магнитного обнаружения регулярных объектов рельсов, заключающийся в том, что на дефектоскопическом средстве устанавливают устройство, создающее магнитное поле в рельсе, перемещают дефектоскопическое средство и фиксируют изменения магнитного поля в рельсе датчиком, скользящим по поверхности рельса, обнаруживают, фиксируют и сохраняют сигналы от регулярных объектов, формируют список их координат в диагностической карте участка рельсового пути, дополнительно формируют шаблон регулярных объектов, вычисляют коэффициент взаимной корреляции координат объектов из списка и шаблона, и по его величине определяют сигналы от регулярных объектов.To solve the problem in the method of magnetic detection of regular objects of rails, which consists in installing a device that creates a magnetic field in the rail on a flaw detector, moving the flaw detector and recording changes in the magnetic field in the rail with a sensor sliding on the rail surface, detect, fix and save signals from regular objects, form a list of their coordinates in the diagnostic map of the rail section, additionally form a template of regular objects s is calculated cross-correlation coefficient coordinates of objects from the list and the pattern and determine signals from objects on its regular value.
Из всех конструктивных элементов, фиксируемых при сканировании рельсового пути магнитным методом контроля, реализующим дефектоскопическим средством (например, вагоном-дефектоскопом), наиболее стабильными и повторяющимися от проезда к проезду являются сигналы от зон сварных стыков рельсов. Сигналы от зон сварного стыка при неизменном состоянии соединения остаются стабильными в течение значительного периода времени. При этом отмечена высокая повторяемость сигналов от бездефектных сварных стыков, как по амплитуде, так и по форме сигналов.Of all the structural elements that are fixed during scanning of the rail track by the magnetic control method, which implements a flaw detector (for example, a flaw detector car), the signals from the zones of welded joints of the rails are the most stable and repeated from passage to passage. The signals from the zones of the weld at a constant state of the connection remain stable for a significant period of time. At the same time, a high repeatability of signals from defect-free welded joints was noted, both in amplitude and in the shape of the signals.
В тоже время, из-за своей малоконтрастности, вызванной незначительным отличием структуры основного металла от зоны сварного стыка, определение сигналов от сварных стыка на дефектограмме становиться определенной проблемой. Сигналы же от других конструктивных элементов (болтовых стыков, стрелочных переводов и, пока еще редко встречающихся, сварных стыков, выполненных алюминотермитным способом) имеют значительные амплитуды и характерные признаки и, как правило, не вызывают сложностей при распознавании. Например, сигналы от болтовых стыков также являются регулярными (через 25 м на звеньевых путях или через 800 м на бесстыковых), но в отличие от сигналов сварных стыков, представляют собой сумму сигналов от трех видов объектов: шпальных подкладок, стыковых накладок и стыкового зазора. Причем сигналы от стыкового зазора на дефектограмме имеет максимально возможную амплитуду. По указанным критериям эти сигналы легко выделяются в отдельный класс и при анализе сигналов от сварки не рассматриваются.At the same time, due to its low contrast caused by a slight difference in the structure of the base metal from the welded joint zone, the determination of signals from the welded joint in a defectogram becomes a certain problem. Signals from other structural elements (bolt joints, turnouts, and, as yet rarely encountered, welded joints made by the aluminothermic method) have significant amplitudes and characteristic signs and, as a rule, do not cause recognition difficulties. For example, the signals from the bolted joints are also regular (after 25 m on the link tracks or after 800 m on the jointless), but unlike the signals of the welded joints, they are the sum of the signals from three types of objects: sleepers, butt plates and butt gap. Moreover, the signals from the butt gap on the defectogram has the maximum possible amplitude. According to the specified criteria, these signals are easily distinguished into a separate class and are not considered when analyzing signals from welding.
Предлагаемый способ может быть применен для выделения многих регулярных объектов рельсового пути (сигналов от зон болтовых стыков, сварных стыков, повреждений рельсов неисправными колесами тягового состава и др.), но учитывая актуальность и сложность обнаружения сигналов от сварных стыков, рассмотрим реализацию способа при обнаружении сварок.The proposed method can be used to highlight many regular objects of the rail track (signals from the areas of bolted joints, welded joints, damage to the rails by faulty wheels of the traction train, etc.), but given the relevance and complexity of detecting signals from welded joints, we consider the implementation of the method when detecting welds .
Существенные отличия заявляемого способа состоят в том, что:Significant differences of the proposed method are that:
1. Дополнительно формируют шаблон регулярных объектов. При выборе в качестве регулярных объектов сварных стыков, сигналы от них на дефектограмма также должны появляться определенной регулярностью, т.е. через каждые 25 м рельсового пути. Использование критерия регулярности позволяет, как будет показано ниже, в несколько раз повысить достоверность автоматического обнаружения сигналов от сварок.1. Additionally form a pattern of regular objects. When choosing welded joints as regular objects, the signals from them to the defectogram should also appear with a certain regularity, i.e. every 25 m of the track. Using the regularity criterion allows, as will be shown below, several times to increase the reliability of automatic detection of signals from welds.
В прототипе, и в известных технических решениях, признак регулярности для выделения сигналов от сварных стыков рельсов на фоне сигналов от поверхностных дефектов и разнообразных помех и не используется.In the prototype, and in well-known technical solutions, a sign of regularity for the allocation of signals from welded joints of rails against the background of signals from surface defects and various interference is not used.
2. Вычисляют коэффициент взаимной корреляции координат зафиксированных в контролируемом рельсе объектов из списка координат и сформированного шаблона регулярных объектов. Для регулярных объектов, таких как сигналы от сварных стыков рельсов, значение коэффициента взаимной корреляции будет велико (близко к единице). Для нерегулярных объектов, таких как подавляющее большинство дефектов, значение коэффициента взаимной корреляции будет мало (близко к нулю). Таким образом, значение коэффициента корреляции может служить для объекта важным классификационным признаком.2. Calculate the cross-correlation coefficient of the coordinates of the objects fixed in the controlled rail from the list of coordinates and the generated template of regular objects. For regular objects, such as signals from welded joints of rails, the value of the cross-correlation coefficient will be large (close to unity). For irregular objects, such as the vast majority of defects, the value of the cross-correlation coefficient will be small (close to zero). Thus, the value of the correlation coefficient can serve as an important classification feature for an object.
В прототипе также предусмотрена процедура расчета корреляционной функции (наряду с другими, возможными способами обработки). Однако этот расчет производится для сопоставления формы текущих сигналов от зон сварных стыков с предыдущими, полученными при разных проездах по диагностируемому участку пути (как правило, через неделю, месяц или несколько месяцев, в зависимости от грузонапряженности участка). Таким образом, в известном способе [10] коэффициент корреляции используют для принятия решения об обнаружении и развитии дефекта в зоне сварного стыка рельса. При этом сама зона сварного стыка априори считается известным. Как показывает практика, определение зоны сварного стыка рельсов на дефектограммах магнитного метода является актуальной и самостоятельной задачей.The prototype also provides a procedure for calculating the correlation function (along with other possible processing methods). However, this calculation is performed to compare the shape of the current signals from the welded joint zones with the previous ones obtained at different passages along the diagnosed section of the track (as a rule, after a week, a month or several months, depending on the section's load intensity). Thus, in the known method [10], the correlation coefficient is used to make a decision on the detection and development of a defect in the welded joint area of the rail. Moreover, the weld zone itself is considered a priori known. As practice shows, determining the zone of the welded joint of rails on defectograms of the magnetic method is an urgent and independent task.
В заявляемом техническом решении формирование шаблона регулярных объектов и выделение регулярных объектов (в частности, сигналов от сварных стыков) на основе расчетной величины коэффициента взаимной корреляции координат зафиксированных объектов из списка объектов и шаблона являются ключевыми.In the claimed technical solution, the formation of a pattern of regular objects and the selection of regular objects (in particular, signals from welded joints) based on the calculated value of the cross-correlation coefficient of the coordinates of the fixed objects from the list of objects and the template are key.
Заявляемый способ иллюстрируют следующие графические материалы:The inventive method is illustrated by the following graphic materials:
Фиг. 1 - дефектоскопическое средство (вагон дефектоскоп), где:FIG. 1 - flaw detector (car flaw detector), where:
1 - Вагон дефектоскоп.1 - Car flaw detector.
2 - Датчик магнитного дефектоскопа.2 - Sensor magnetic flaw detector.
3 - Датчик пути (от колеса).3 - Track sensor (from the wheel).
4 - Аппаратура GPS.4 - GPS equipment.
5 - Блок обработки.5 - Processing unit.
6 - Носитель диагностической карты.6 - Diagnostic card carrier.
7 - Рельс.7 - Rail.
8 - Катушки подмагничивания.8 - Magnetization coils.
Фиг. 2 - Схема магнитного дефектоскопического средства, где:FIG. 2 - Scheme of a magnetic flaw detector, where:
9 - Магнитный поток.9 - Magnetic flux.
10 - Сварной стык рельсов.10 - Welded joint of rails.
11 - Поверхностный дефект головки рельса.11 - Surface defect of the rail head.
12 - Внутренний дефект рельса.12 - Internal rail defect.
13 - Шпальная подкладка.13 - Sleeping lining.
Фиг. 3 - Сигналы от зон сварных стыков рельсов с реальных дефектограмм контроля рельсового пути.FIG. 3 - Signals from the zones of welded joints of rails from real defectograms of rail track control.
Фиг. 4 - Процедура обработки сигналов при высоком коэффициенте корреляции координаты искомого сигнала с заданным шаблоном.FIG. 4 - The procedure for processing signals with a high correlation coefficient of the coordinates of the desired signal with a given pattern.
Фиг. 5 - Процедура обработки сигналов при низком коэффициенте корреляции координаты искомого сигнала с заданным шаблоном.FIG. 5 - The procedure for processing signals with a low coefficient of correlation of the coordinates of the desired signal with a given pattern.
Рассмотрим возможность реализации заявляемого способа на примере выделения сигналов от зон сварных стыков рельсов магнитным методом.Consider the possibility of implementing the proposed method on the example of the allocation of signals from zones of welded joints of rails by the magnetic method.
Вагон-дефектоскоп 1 (или любую подвижную единицу на рельсовом ходу: автомотрису, автомобиль на комбинированном ходу) Фиг. 1, устанавливают на рельсы 7 и оснащают магнитным дефектоскопом, который включает катушки намагничивания 8, установленные на осях колесной пары, датчик магнитного дефектоскопа 2 и блок обработки 5. Кроме того, в вагоне 1 установлены навигационные средства: аппаратура GPS 4 (датчик абсолютных координат) и датчик пути 3 соединенные с блоком обработки 5.Flaw detector car 1 (or any mobile unit on a rail track: railcar, car on a combined stroke) FIG. 1, mounted on
Навигационная система вагона-дефектоскопа с одной стороны должна обеспечивать определение навигационных параметров на больших дистанциях (десятки, сотни километров), а с другой стороны определять координаты дефектных участков размером в несколько миллиметров с точностью до сантиметров. Эти обстоятельства приводят к тому, что навигационная система, в соответствии с известным способом [9], строится по иерархическому принципу. Подсистема абсолютной навигации GPS 4 формирует данные о координатах вагона-дефектоскопа. Эти данные являются неточными (ошибки составляют метры), но позволяют избежать грубых ошибок привязки. Подсистема относительной навигации «от колеса» 3 обладает рекурсивными свойствами, т.е. способна накапливать ошибки, однако, на коротких участках ее данные обладают высокой точностью и позволяют определить расстояния от выбранного маркера до интересующей точки.The navigation system of a flaw detector car, on the one hand, should ensure the determination of navigation parameters at long distances (tens, hundreds of kilometers), and on the other hand, determine the coordinates of defective sections several millimeters in size to the nearest centimeter. These circumstances lead to the fact that the navigation system, in accordance with the known method [9], is built on a hierarchical basis. The absolute
Как отмечено выше, более точной навигационной привязки можно добиться, используя сварные стыки рельсов, расположенные, как правило, на расстоянии 25 м друг от друга при надежном обнаружении их магнитным дефектоскопом.As noted above, a more accurate navigation reference can be achieved using welded rail joints located, as a rule, at a distance of 25 m from each other when they are reliably detected by a magnetic flaw detector.
В процессе движения вагона-дефектоскопа, Фиг. 2, катушки намагничивания 8 возбуждают магнитное поле 9, которое замыкается по металлическим конструкциям: ось колеса, само колесо, рельс, колесо, ось колеса и т.д. Поле проникает в рельс на глубину до 15-20 мм, в результате МД методом в основном обнаруживаются неоднородности: сварные стыки 10, поверхностные 11 и подповерхностные дефекты 12 преимущественно в головке рельса. Магнитное поле рассеяния охватывает окружающее пространство, в том числе конструктивные элементы, например, шпальные подкладки 13. При движении вагона-дефектоскопа неоднородности магнитного поля воспринимает датчик 2, скользящий по поверхности катания рельса. Полученные сигналы оцифровываются, подвергаются анализу в блоке обработки 5 и сохраняются в диагностической карте 6 с привязкой к координатам пути. Таким образом, формируется список координат объектов, зафиксированных МД методом.In the process of movement of the flaw detector car, FIG. 2, the magnetization coils 8 excite a
В качестве датчика 2 магнитного дефектоскопа могут использоваться индукционные, магниторезистивные, феррозондовые измерительные преобразователи или датчики Холла. Точность измерения указанных преобразователей различна и зависит от реализуемых скоростей сканирования. В рассматриваемом случае датчики 2 магнитного поля индукционного типа располагаются на поверхности рельса возле заднего (относительно направления движения вагона) магнитного полюса системы намагничивания (заднего колеса индукторной тележки) на обеих нитках рельсового пути.As the
На Фиг. 3 показаны сигналы от зон реальных сварных стыков рельсов, полученные дефектоскопическим комплексом АИКОН-03М на скоростях сканирования до 60 км/ч. В левом столбце таблицы (поз. 1-4) - примеры сигналов магнитного канала от зон сварки, уверенно выявляемых известными способами (по амплитуде и форме), в правом (поз. 5-8) - сигналы от зон сварки с низкой вероятностью обнаружения. Как видно, действительно, образы сигналов от зон сварных стыков п.п. 5-8 Фиг. 3 трудно поддаются формализации и, естественно, плохо поддаются автоматическому распознаванию.In FIG. Figure 3 shows the signals from the zones of real welded rail joints obtained by the AIKON-03M flaw detector complex at scanning speeds of up to 60 km / h. In the left column of the table (pos. 1-4) are examples of magnetic channel signals from welding zones that are reliably detected by known methods (in amplitude and shape), in the right (pos. 5-8) are signals from welding zones with a low probability of detection. As can be seen, indeed, the images of signals from the zones of welded joints 5-8 FIG. 3 are difficult to formalize and, of course, poorly amenable to automatic recognition.
Обработка сигналов МД метода в блоке обработки 5 заключается, во-первых, в выделении сигналов с известными признаками сигналов от болтовых и алюминотермитных стыков, стрелочных переводов и опасных дефектов рельсов (ОДР). Как правило, сигналы от названных объектов имеют значительные амплитуды и другие характерные признаки и могут быть достоверно выделены известными способами.Signal processing of the MD method in
Во вторых сигналы малой амплитуды, характерные для сварных стыков, выполненных электроконтактной сваркой, и поверхностных дефектов, не представляющих угрозу безопасности для движения поездов, подвергаются дополнительной обработке согласно предлагаемому способу.Secondly, small-amplitude signals characteristic of welded joints made by electric contact welding, and surface defects that do not pose a safety risk to the movement of trains, are subjected to additional processing according to the proposed method.
В основу заявляемого способа магнитного контроля сварных стыков рельсов положено использование критерия регулярности появления ожидаемых сигналов от сварных стыков рельсов. Последовательность операций по определению регулярно следующих по длине рельсовой плети сварных стыков состоит из следующих этапов:The basis of the proposed method for magnetic control of welded joints of rails is the use of a criterion for the regularity of the appearance of expected signals from welded joints of rails. The sequence of operations for the determination of regularly following welded joints along the length of the rail lash consists of the following steps:
В зависимости от решаемых задач формируется шаблон регулярных объектов из К элементов. Например, для выделения сигналов от зон сварных стыков рельсов плети, сформированной из стандартных рельсов длиной 25 м, принимается количество элементов в шаблоне K=4 с координатами: X1=0, X2=25000, X3=50000, Х4=75000 мм.Depending on the tasks to be solved, a template of regular objects from K elements is formed. For example, to isolate the signals from the zones of welded joints of the lash rails formed from standard rails 25 m long, the number of elements in the template K = 4 with the coordinates: X 1 = 0, X 2 = 25000, X 3 = 50000, X 4 = 75000 is taken mm
На дефектограмме по известным критериям (амплитуда, длительность, форма и др.) выделяются сигналы от различных объектов рельсового пути - как от сварных соединений, так и от иных объектов, например, поверхностных дефектов.According to well-known criteria (amplitude, duration, shape, etc.), signals from various objects of the rail track — both from welded joints and from other objects, for example, surface defects — are distinguished in the defectogram.
Формируется список координат 
Вычисляется коэффициент взаимной корреляции координат объектов из списка и шаблона регулярных объектов 
где d(x, X) - положительная симметричная относительно перестановки аргументов функция, достигающая максимума при равенстве аргументов и монотонно убывающая при увеличении их разности. Например, в качестве такой функции можно взятьwhere d (x, X) is a positive function symmetric with respect to the permutation of the arguments, which reaches a maximum when the arguments are equal and decreases monotonically with an increase in their difference. For example, you can take
где σ - параметр, определяющий чувствительность к нарушению шаблона.where σ is a parameter that determines the sensitivity to template violation.
5. Для регулярных объектов, таких как сигналы от сварных соединений рельсов, значение коэффициента взаимной корреляции велико (близко к единице). Для нерегулярных объектов, таких как подавляющее большинство дефектов, значение коэффициента взаимной корреляции мало (близко к нулю).5. For regular objects, such as signals from welded joints of rails, the value of the cross-correlation coefficient is large (close to unity). For irregular objects, such as the vast majority of defects, the value of the cross-correlation coefficient is small (close to zero).
Таким образом, значение коэффициента корреляции является для объекта важным классификационным признаком.Thus, the value of the correlation coefficient is an important classification feature for an object.
В качестве примера на Фиг. 4 показана процедура обработки сигналов со списком координатAs an example in FIG. 4 shows a signal processing procedure with a list of coordinates
x1=1234567, х2=1239134, х3=1259881, х4=1269134, х5=1284408, х6=1309823 (N=6). Необходимо определить, какие из сигналов являются регулярными и соответствуют сварным соединениям рельсов, а какие - нерегулярными и соответствуют иным объектам рельсового пути, например, поверхностным повреждениям головки рельса.x 1 = 1234567, x 2 = 1239134, x 3 = 1259881, x 4 = 1269134, x 5 = 1284408, x 6 = 1309823 (N = 6). It is necessary to determine which of the signals are regular and correspond to welded joints of the rails, and which are irregular and correspond to other objects of the rail track, for example, surface damage to the rail head.
Определим регулярность объекта с координатой 1234567 (индекс в списке равен 1). Составим непрерывную функцию, описывающую список координат с учетом погрешности их измерения (Фиг. 4а) так, чтобы исследуемый объект находился в начале координат:Define the regularity of the object with the coordinate 1234567 (the index in the list is 1). We compose a continuous function that describes the list of coordinates, taking into account the error of their measurement (Fig. 4a) so that the object under study is at the origin:
Параметр σ (на Фиг. 4 и 5 σ=1414) описывает величину неопределенности измерения координат объектов, проявляющуюся в возможном отклонении расстояний между объектами от определяемых шаблоном. Аналогичным образом непрерывной функцией описывается шаблон (Фиг. 4b):The parameter σ (in Figs. 4 and 5, σ = 1414) describes the magnitude of the uncertainty in measuring the coordinates of objects, which is manifested in the possible deviation of the distances between objects from those determined by the template. Similarly, a template is described by a continuous function (Fig. 4b):
Вычисляем коэффициент взаимной корреляции между двумя непрерывными функциями (Фиг. 4с) согласно стандартной формулеWe calculate the cross-correlation coefficient between two continuous functions (Fig. 4c) according to the standard formula
Подставляя (3-4) в (5) и сводя интегрирование суммы к сумме интегралов от отдельных слагаемых, приходим к выражению (1) в которой используется расстояние в виде гауссовой функции (2). Вычисление дает значение высокое коэффициента взаимной корреляции с1≈0.79, что позволяет охарактеризовать первый из объектов в списке как регулярный объект.Substituting (3-4) into (5) and reducing the integration of the sum to the sum of the integrals of the individual terms, we arrive at expression (1) in which the distance is used in the form of a Gaussian function (2). The calculation gives a value of a high cross-correlation coefficient with 1 ≈0.79, which allows us to characterize the first of the objects in the list as a regular object.
Аналогичные вычисления для объекта с индексом 2Similar calculations for an object with
(Фиг. 5) дают низкое значение коэффициента корреляции с2≈0.20, что позволяет охарактеризовать данный объект в списке как нерегулярный.(Fig. 5) give a low value of the correlation coefficient with 2 ≈0.20, which allows us to characterize this object in the list as irregular.
Таким образом, приведенный пример с последовательностью сигналов с разными координатами показывает возможность реализации предлагаемого способа обнаружения сигналов от сварных стыков рельсов.Thus, the above example with a sequence of signals with different coordinates shows the possibility of implementing the proposed method for detecting signals from welded joints of rails.
Предлагаемый способ реализован на дефектоскопического комплексе АВИКОН-03М при обработке сигналов магнитного контроля разных участков пути: от особо грузонапряженных, до участков с преимущественно пассажирским движением поездов, в разные климатические периоды (зима, лето). При внедрении способа на отдельных участках (на худших, с точки зрения распознавания) пути количество правильно обнаруженных сварных стыков возросло до 7 раз! Средний показатель автоматического обнаружения искомых сигналов составил более 80%, что вполне приемлемо для практики контроля.The proposed method is implemented on the flaw detector complex AVIKON-03M in the processing of magnetic control signals of different sections of the track: from especially heavy, to sections with mainly passenger train traffic, in different climatic periods (winter, summer). With the implementation of the method in separate sections (in the worst, from the point of view of recognition) of the path, the number of correctly detected welded joints increased up to 7 times! The average automatic detection of the desired signals was more than 80%, which is quite acceptable for control practice.
Особым достоинством предложенного способа является то, что способ не требует изменения существующей конструкции систем намагничивания и датчиков магнитных каналов (на действующих в ОАО «РЖД» 169 мобильных средствах диагностики в качестве датчиков используются индукционные катушки). Требуется лишь изменить порядок (алгоритм) обработки сигналов в соответствии с заявляемым способом.A particular advantage of the proposed method is that the method does not require changes to the existing design of magnetization systems and magnetic channel sensors (induction coils are used as sensors in the 169 mobile diagnostics facilities of JSC Russian Railways). It is only required to change the order (algorithm) of signal processing in accordance with the claimed method.
Заявляемый способ может быть применен не только для повышения вероятности правильного обнаружения сигналов от сварных стыков, но и для выявления других регулярных аномалий. Например, при проходе железнодорожного состава с поврежденным колесом (пробоксовки) на поверхности катания рельсов примерно через каждые 3,0 м появляются повреждения головки рельса. Задача быстрого обнаружения таких повреждений также может быть решена с помощью данного технического решения. Естественно, при этом требуется изменить шаблон регулярных объектов для выявления искомых аномалий.The inventive method can be applied not only to increase the likelihood of correct detection of signals from welded joints, but also to identify other regular anomalies. For example, during the passage of a train with a damaged wheel (slipping), damage to the rail head occurs approximately every 3.0 m on the rail surface. The task of quickly detecting such damage can also be solved using this technical solution. Naturally, this requires changing the pattern of regular objects to identify the desired anomalies.
Таким образом, заявляемый способ может быть реализован, повышает надежность и достоверности обнаружения сигналов регулярных объектов, в том числе и от сварных стыков рельсов магнитным методом контроля. Применение предлагаемого способа совместно с известными способами контроля сварных стыков [10], и способом диагностики рельсового пути [9], дополнительно повышает качество контроля сварных стыков, точность и достоверность диагностической карты рельсового пути.Thus, the inventive method can be implemented, increases the reliability and reliability of the detection of signals of regular objects, including from welded joints of rails by the magnetic control method. The application of the proposed method together with the known methods for monitoring welded joints [10], and the method for diagnosing a rail track [9], further improves the quality of control of welded joints, the accuracy and reliability of the diagnostic map of the rail track.
Источники информацииInformation sources
1. Технологическая инструкция по ультразвуковому контролю сварных стыков рельсов в рельсосварочных предприятиях и в пути. ТИ 07.42-2004.1. Technological instructions for ultrasonic testing of welded joints of rails in rail welding enterprises and on the way. TI 07.42-2004.
2. Положение о системе неразрушающего контроля рельсов и эксплуатация средств рельсовой дефектоскопии в путевом хозяйстве железных дорог ОАО «РЖД». - Расп. ОАО «РЖД» №2714р от 27.12.2012.2. Regulation on the system of non-destructive testing of rails and the operation of means of rail defectoscopy in the track facilities of railways of JSC Russian Railways. - Rasp. Russian Railways OJSC No. 2714r of December 27, 2012.
3. Патент RU №2309402.3. Patent RU No. 2309402.
4. Классификация дефектов рельсов. НТД/ЦП 1,2,3-93, М.: Транспорт, 1993.4. Classification of rail defects. NTD /
5. Марков А.А, Шпагин Д.А. Ультразвуковая дефектоскопия рельсов. 2-е изд. перераб. и доп. - СПб.: Образование-Культура, 2013. - 283 с.5. Markov A.A., Shpagin D.A. Ultrasonic flaw detection of rails. 2nd ed. reslave. and add. - St. Petersburg: Education-Culture, 2013. - 283 p.
6. Антипов А.Г., Марков А.А. Оценка глубины выявления поперечных трещин магнитодинамическим методом в дефектоскопии рельсов. // Дефектоскопия (РАН), 2014, №8, с. 57-68.6. Antipov A.G., Markov A.A. Assessment of the depth of detection of transverse cracks by the magnetodynamic method in rail inspection. // Defectoscopy (RAS), 2014, No. 8, p. 57-68.
7. Авторское свидетельство SU 57745.7. Copyright certificate SU 57745.
8. Авторское свидетельство SU 1675146.8. Copyright certificate SU 1675146.
9. Патент RU 2521095.9. Patent RU 2521095.
10. Патент RU 2586090.10. Patent RU 2586090.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017143307A RU2671368C1 (en) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | Method of magnetic detection of rails regular objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017143307A RU2671368C1 (en) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | Method of magnetic detection of rails regular objects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2671368C1 true RU2671368C1 (en) | 2018-10-30 |
Family
ID=64103292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017143307A RU2671368C1 (en) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | Method of magnetic detection of rails regular objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2671368C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116293291A (en) * | 2023-05-11 | 2023-06-23 | 四川经准特种设备检验有限公司 | Buried gas pipeline corrosion detection bracket and application method thereof |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110209549A1 (en) * | 2009-08-31 | 2011-09-01 | Herzog Services, Inc. | Apparatus for and method of detecting defects in a rail joint bar |
| RU2474505C1 (en) * | 2011-09-01 | 2013-02-10 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Method of rails diagnostics |
| RU2521095C1 (en) * | 2013-03-27 | 2014-06-27 | Анатолий Аркадиевич Марков | Railway line diagnosis method |
| RU2586090C1 (en) * | 2015-05-20 | 2016-06-10 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Method for magnetic inspection of weld joints of rails |
-
2017
- 2017-12-11 RU RU2017143307A patent/RU2671368C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110209549A1 (en) * | 2009-08-31 | 2011-09-01 | Herzog Services, Inc. | Apparatus for and method of detecting defects in a rail joint bar |
| RU2474505C1 (en) * | 2011-09-01 | 2013-02-10 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Method of rails diagnostics |
| RU2521095C1 (en) * | 2013-03-27 | 2014-06-27 | Анатолий Аркадиевич Марков | Railway line diagnosis method |
| RU2586090C1 (en) * | 2015-05-20 | 2016-06-10 | Открытое акционерное общество "Радиоавионика" | Method for magnetic inspection of weld joints of rails |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| А.А. Марков, А.Г. Антипов, Возможности магнитодинамического метода дефектоскопии рельсов, Контроль. Диагностика N 6, стр. 36-45, 2016. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116293291A (en) * | 2023-05-11 | 2023-06-23 | 四川经准特种设备检验有限公司 | Buried gas pipeline corrosion detection bracket and application method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Falamarzi et al. | A review on existing sensors and devices for inspecting railway infrastructure | |
| RU2521095C1 (en) | Railway line diagnosis method | |
| EP3237265B1 (en) | System for detecting a break in a rail | |
| AU2018213965A1 (en) | Method and system for non-destructive rail inspection | |
| US11691655B2 (en) | Planning of maintenance of railway | |
| Antipov et al. | Evaluation of transverse cracks detection depth in MFL rail NDT | |
| WO2019185873A1 (en) | System and method for detecting and associating railway related data | |
| RU2586090C1 (en) | Method for magnetic inspection of weld joints of rails | |
| Shaikh et al. | State-of-the-art wayside condition monitoring systems for railway wheels: A comprehensive review | |
| RU2671368C1 (en) | Method of magnetic detection of rails regular objects | |
| Szugs et al. | Combination of ultrasonic and eddy current testing with imaging for characterization of rolling contact fatigue | |
| Sawadisavi et al. | Machine-vision inspection of railroad track | |
| Boyacioglu et al. | Use of NDT inspection data to improve rail damage prediction models | |
| RU2793171C1 (en) | Method for assessment of expansion gaps for rails of a railway track | |
| Gao et al. | Use of combined railway inspection data sources for characterization of rolling contact fatigue | |
| Vallely | A holistic approach to remote condition monitoring for the accurate evaluation of railway infrastructure and rolling stock | |
| RU2703802C1 (en) | Method for determination of distances between rail-track sleepers | |
| LARIONOV et al. | DETECTION AND CLASSIFICATION OF RAIL TRACK FLAWS | |
| Kaewunruen et al. | Rail squats: understand its causes, severity, and non-destructive evaluation techniques | |
| Kappatos et al. | Safe Rail Transport via Nondestructive Testing Inspection of Rails and Communications-Based Train Control Systems | |
| RU2800214C1 (en) | Method for automatic monitoring of the state of rail bars of a railway track | |
| RU2764571C1 (en) | Ultrasonic method for detecting and evaluating rail welded joints in high-speed inspection | |
| Li et al. | Detection and maintenance for railway track defects: A review | |
| RU2753810C1 (en) | Method for evaluating the performance of flaw detection equipment during high-speed inspection of rails | |
| RU2785306C1 (en) | A method for determining the lengths of rails of equalizing spans and places of temporary repair of the bar by flaw detection signals |