RU2758403C1 - Method for assessing the performance of the search system of flaw detection equipment during high-speed inspection of rails - Google Patents

Method for assessing the performance of the search system of flaw detection equipment during high-speed inspection of rails Download PDF

Info

Publication number
RU2758403C1
RU2758403C1 RU2021110888A RU2021110888A RU2758403C1 RU 2758403 C1 RU2758403 C1 RU 2758403C1 RU 2021110888 A RU2021110888 A RU 2021110888A RU 2021110888 A RU2021110888 A RU 2021110888A RU 2758403 C1 RU2758403 C1 RU 2758403C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rails
search system
parameters
operability
speeds
Prior art date
Application number
RU2021110888A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Аркадиевич Марков
Екатерина Алексеевна Максимова
Андрей Геннадьевич Антипов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Радиоавионика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Радиоавионика" filed Critical Открытое акционерное общество "Радиоавионика"
Priority to RU2021110888A priority Critical patent/RU2758403C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2758403C1 publication Critical patent/RU2758403C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61KAUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/08Measuring installations for surveying permanent way
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids

Abstract

FIELD: railway technology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of railway technology and can be used to test the performance of mobile flaw detection equipment in a wide range of realizable testing speeds. The method for assessing the operability of the search system consists in moving the search system along the rails containing one or more electroacoustic transducers, periodically emitting ultrasonic sounding pulses into the controlled rails, receiving ultrasonic bottom signals reflected from the rail foot, registering them on a defectogram, evaluating their parameters, according to the results of which judge the performance of the search system. The control of the rails is carried out at different speeds, the zones of welded joints of the rails are determined, the parameters of the attenuation of the bottom signals in these zones are measured, a graph of the dependence of the averaged parameters of the bottom signals on the movement speed is formed, and from the obtained dependence, the operability and the maximum scanning speed on the controlled section of the track are determined.
EFFECT: reliability of the control of rails is increased by determining the permissible range of control speeds with the selected design of the search system on a specific section of the rail track.
2 cl, 3 dwg

Description

Способ оценки работоспособности искательной системы (ИС) дефектоскопических средств при высокоскоростном контроле рельсов относится к области железнодорожной техники и может использоваться для проверки работоспособности мобильных средств дефектоскопии в широком диапазоне реализуемых скоростей контроля. Способ может быть использован как при испытаниях ИС новых диагностических средств, так и при периодической оценке их работоспособности в процессе эксплуатации.The method for assessing the operability of the search system (IS) of flaw detection devices during high-speed inspection of rails belongs to the field of railway technology and can be used to test the operability of mobile flaw detection devices in a wide range of realizable inspection speeds. The method can be used both for testing ICs of new diagnostic tools, and for periodically assessing their performance during operation.

В период широкого внедрения и эксплуатации высокоскоростных дефектоскопических средств для контроля железнодорожной инфраструктуры, оснащенных, в том числе, и ультразвуковой (УЗ) аппаратурой для дефектоскопии рельсов, весьма важно оценивать и периодически проверять работоспособность аппаратуры во всем диапазоне рабочих скоростей контроля (от 10 до 140 км/ч). Под работоспособностью дефектоскопического средства понимается состояние, при котором оно способно выполнять свои функции по обнаружению опасных дефектов в рельсах в заданном диапазоне скоростей перемещения по рельсовому пути.During the period of widespread introduction and operation of high-speed flaw detection devices for monitoring railway infrastructure, equipped, among other things, with ultrasonic (US) equipment for flaw detection of rails, it is very important to evaluate and periodically check the performance of the equipment in the entire range of operating testing speeds (from 10 to 140 km / h). The operability of a defectoscopic device is understood as a state in which it is capable of performing its functions of detecting dangerous defects in rails in a given range of travel speeds along a rail track.

При прочих равных условиях в процессе высокоскоростной УЗ дефектоскопии проявляются два фактора, отрицательно влияющие на качество контроля рельсов:All other things being equal, in the process of high-speed ultrasonic flaw detection, two factors appear that negatively affect the quality of rail inspection:

1) уменьшение зоны локации дефектов при высоких скоростях движения из-за заметного сдвига электроакустического преобразователя (ЭАП) по поверхности рельса за время распространения УЗ колебаний до дефекта и обратно;1) a decrease in the zone of location of defects at high speeds of movement due to a noticeable shift of the electroacoustic transducer (EAT) along the rail surface during the propagation of ultrasonic vibrations to the defect and back;

2) нарушение акустического контакта ЭАП со сканируемой поверхностью (поверхностью катания рельсов). Причем чем выше скорость сканирования, тем протяженнее участок с нестабильным контактом из-за неизбежных на практике неровностей поверхности катания рельсов.2) violation of the acoustic contact of the EAT with the scanned surface (the rolling surface of the rails). Moreover, the higher the scanning speed, the longer the section with unstable contact due to the irregularities of the rolling surface of the rails inevitable in practice.

Проявление отрицательного фактора 1) частично решают путем увеличения апертуры излучения/приема ЭАП колебаний [1, 2]. Воздействие фактора 2) минимизируют за счет оптимизации конструкции ИС [3, 4], включая центровку ЭАП относительно продольной оси рельса [5] и оптимизации способов подачи под ЭАП контактирующей жидкости [6].The manifestation of the negative factor 1) is partially solved by increasing the emission / reception aperture of EAT oscillations [1, 2]. The impact of factor 2) is minimized by optimizing the design of the IC [3, 4], including centering the EAT relative to the longitudinal axis of the rail [5] and optimizing the methods of feeding the contacting liquid under the EAT [6].

Для оценки эффективности принятых технических мер по минимизации указанных факторов можно использовать специальные установки [7] или испытательные участки рельсового пути с моделями разных дефектов [8].To assess the effectiveness of the technical measures taken to minimize these factors, you can use special installations [7] or test sections of the rail track with models of various defects [8].

Однако создание специального испытательного участка пути для высоких скоростей (до 140 км/ч) является весьма дорогостоящим проектом и не всегда технически оправданным, т.к. поверхность катания и само состояние рельсов на действующих путях и на малонагруженных испытательных участках заметно отличаются.However, the creation of a special test track section for high speeds (up to 140 km / h) is a very expensive project and not always technically justified, because the rolling surface and the very condition of the rails on the existing tracks and in the lightly loaded test sections differ markedly.

Весьма оригинальным и эффективно работающим в реальных условиях контроля рельсов, в том числе и при высоких скоростях сканирования, является способ проверки работоспособности ультразвукового дефектоскопа по патенту [9]. В известном способе искательной системой дефектоскопа, содержащей один или несколько ЭАП, периодически излучают импульсные УЗ колебания в контролируемое изделие (например, железнодорожные рельсы), на тыльную сторону рельсов (на подошву рельса) действующего железнодорожного пути устанавливают электроакустический имитатор, работающий в ждущем режиме. При проходе ИС дефектоскопического средства, имитатор принимает зондирующий импульс дефектоскопа и переизлучает УЗ сигнал, подобный эхо-сигналам от реальных дефектов. ИС дефектоскопа принимают переизлученные имитатором импульсные УЗ колебания дефектоскопом усиливают, селектируют по времени, и по срабатыванию индикаторов судят о работоспособности дефектоскопа. Причем проверку работоспособности дефектоскопа производят без прерывания процесса контроля изделия при скоростях сканирования, не превышающих расчетной величины, зависящей от толщины контролируемого изделия, периода следования зондирующих импульсов дефектоскопа и угловых параметров диаграммы направленности ЭАП. Как следует из материалов [9], при этом можно проверить работоспособность и чувствительность дефекто-скопного тракта при скоростях до 176 км/ч, что с запасом охватывает весь диапазон практически реализуемых скоростей контроля рельсов.A very original and effectively working in real conditions of rail inspection, including at high scanning speeds, is a method for testing the performance of an ultrasonic flaw detector according to a patent [9]. In the known method, the flaw detector search system containing one or several EAPs periodically emit pulsed ultrasonic vibrations into the controlled product (for example, railway rails), an electroacoustic simulator is installed on the back side of the rails (on the rail foot) of the operating railway track, operating in standby mode. When the IS of the flaw detector passes through, the simulator receives the probe pulse of the flaw detector and re-emits an ultrasonic signal similar to the echo signals from real defects. The flaw detector ICs receive the pulsed ultrasonic vibrations re-emitted by the simulator; the flaw detector amplifies, selects in time, and judges the flaw detector's performance by the operation of the indicators. Moreover, the check of the flaw detector's operability is carried out without interrupting the product control process at scanning speeds not exceeding the calculated value depending on the thickness of the tested product, the repetition period of the flaw detector probing pulses and the angular parameters of the EAT directivity pattern. As follows from the materials [9], in this case, it is possible to check the performance and sensitivity of the flaw detection path at speeds up to 176 km / h, which with a margin covers the entire range of practically realizable rail inspection speeds.

Дальнейшее развитие этого технического решения предусмотрено способом [10], позволяющим моделировать эхо-сигналы, идентичные сигналам от дефектов, залегающих на любой глубине (по всей высоте) от поверхности катания рельсов.Further development of this technical solution is provided by the method [10], which makes it possible to simulate echo signals identical to the signals from defects occurring at any depth (along the entire height) from the rolling surface of the rails.

Недостатком способа по патенту [9], принятого за прототип, является ограниченная область применения, связанная тем, что способ не позволяет проверить работоспособность ИС, в частности, возможность обеспечения им стабильного акустического контакта при наличии допустимых неровностей на поверхности катания контролируемых рельсов в широком диапазоне скоростей сканирования.The disadvantage of the method according to the patent [9], taken as a prototype, is a limited scope, due to the fact that the method does not allow to check the performance of the IC, in particular, the ability to provide them with a stable acoustic contact in the presence of permissible irregularities on the rolling surface of the controlled rails in a wide range of speeds scanning.

Искательная система является одним из основных узлов любого дефектоскопического средства и позволяет осуществлять сбор информации о наличии дефектов в контролируемом объекте. Именно от качества работы ИС во многом зависит полнота и достоверность первичной информации и, в конечном счете, надежность и достоверность контроля объекта. В УЗ дефектоскопии основной функцией ИС является обеспечение стабильного и качественного акустического контакта во всем диапазоне реализуемых скоростей сканирования. Эффективное функционирование ИС особенно важно при высокоскоростном контроле, где любые геометрические неровности на поверхности сканирования могут нарушить акустический контакт между ЭАП и поверхностью катания рельсов, тем самым снижая достоверность контроля.The search system is one of the main units of any flaw detection tool and allows collecting information about the presence of defects in the controlled object. The completeness and reliability of the primary information and, ultimately, the reliability and reliability of the object control largely depend on the quality of the IS operation. In ultrasonic flaw detection, the main function of the IC is to ensure a stable and high-quality acoustic contact over the entire range of realizable scanning speeds. The efficient functioning of the IC is especially important in high-speed inspection, where any geometric irregularities on the scanning surface can disrupt the acoustic contact between the EAT and the rolling surface of the rails, thereby reducing the reliability of the inspection.

Задачей, решаемой предлагаемым техническим решением, является разработка способа, позволяющего проверять работоспособность ИС дефектоскопического средства в процессе планового проезда, в широком диапазоне скоростей сканирования, без привлечения дополнительных технических средств.The problem solved by the proposed technical solution is to develop a method that allows you to check the operability of the flaw detection device's IC during the planned passage, in a wide range of scanning speeds, without involving additional technical means.

Техническим результатом реализации способа является повышение достоверности контроля рельсов за счет определения допустимого диапазона скоростей контроля с выбранной конструкцией ИС на конкретном участке рельсового пути. Одновременно, объективная оценка диапазона работоспособности ИС позволяет обоснованно планировать и выполнять проектные работы по дальнейшему совершенствованию конструкции системы с целью достижения требуемых скоростей контроля рельсов.The technical result of the implementation of the method is to increase the reliability of the control of rails by determining the permissible range of speeds of control with the selected design of the IC on a specific section of the rail track. At the same time, an objective assessment of the IC operability range makes it possible to reasonably plan and carry out design work to further improve the system design in order to achieve the required rail inspection speeds.

Решение поставленной задачи осуществляется способом проверки работоспособности искательной системы дефектоскопических средств при высокоскоростном контроле, заключающимся в перемещении по рельсам искательной системы, содержащей один или несколько электроакустических преобразователей, периодическом излучении в контролируемые рельсы ультразвуковых зондирующих импульсов, приеме отраженных от подошвы рельсов ультразвуковых донных сигналов, регистрации их на дефектограмме, оценке их параметров, по результатам которых судят о работоспособности ИС, причем контроль рельсов производят на разных скоростях, определяют зоны сварных стыков рельсов, измеряют параметры ослабления донных сигналов в этих зонах, формируют график зависимости усредненных параметров донных сигналов от скорости перемещения, и по полученной зависимости определяют работоспособность и предельную скорость сканирования на контролируемом участке пути.The solution to this problem is carried out by the method of testing the operability of the search system of flaw detection equipment during high-speed testing, which consists in moving along the rails of the search system containing one or more electroacoustic transducers, periodic radiation into the controlled rails of ultrasonic sounding pulses, receiving ultrasonic bottom signals reflected from the rail base, recording them on the defectogram, assessing their parameters, according to the results of which the operability of the IC is judged, and the control of the rails is carried out at different speeds, the zones of welded joints of the rails are determined, the parameters of the attenuation of the bottom signals in these zones are measured, a graph of the dependence of the averaged parameters of the bottom signals on the travel speed is formed, and on the basis of the obtained dependence, the operability and the maximum scanning speed on the controlled section of the path are determined.

В частном случае, в качестве измеряемых параметров используют параметры амплитудной огибающей последовательностей донных сигналов в зоне сварных стыков рельсов.In a particular case, the parameters of the amplitude envelope of the sequences of bottom signals in the zone of welded joints of the rails are used as the measured parameters.

Сходными существенными признаками предлагаемого способа с прототипом являются:Similar essential features of the proposed method with the prototype are:

- перемещение искательной системы, содержащей один или несколько ЭАП, по рельсам (по контролируемому изделию);- movement of the search system, containing one or more EAP, along the rails (along the controlled item);

- периодическое излучение в контролируемый рельс ультразвуковых зондирующих импульсов;- periodic radiation into the controlled rail of ultrasonic sounding pulses;

- излучение и прием УЗ колебаний в/из контролируемое изделие (рельс);- emission and reception of ultrasonic vibrations to / from the controlled item (rail);

- прием отраженных от подошвы рельса (от тыльной стороны изделия) УЗ (донных) сигналов;- reception of ultrasonic (bottom) signals reflected from the rail foot (from the rear side of the product);

- проверка работоспособности дефектоскопа, а значит и ИС, без прерывания процесса контроля при скоростях сканирования, не превышающих определенной величины.- checking the performance of the flaw detector, and hence the IC, without interrupting the inspection process at scanning speeds not exceeding a certain value.

Существенные отличия предлагаемого способа по сравнению с прототипом состоят в следующем.Significant differences of the proposed method in comparison with the prototype are as follows.

1. В процессе реализации способа определяют зоны сварных стыков рельсов всеми известными способами. В прототипе и аналогах для оценки работоспособности одного из основных узлов дефектоскопической аппаратуры - искательной системы, геометрические неровности поверхности катания (со статистическими параметрами) в зоне сварных стыков не применялись.1. In the process of implementing the method, the zones of welded joints of the rails are determined by all known methods. In the prototype and analogues, to assess the performance of one of the main units of flaw detection equipment - the search system, geometric irregularities of the rolling surface (with statistical parameters) in the zone of welded joints were not used.

2. Оценивают изменения усредненных параметров донных сигналов (д.с.) в зонах сварных стыков, что позволяет проверять работоспособность ИС на часто повторяющихся неровностях зоны сварки с примерно известными параметрами.2. Evaluate the changes in the averaged parameters of the bottom signals (DS) in the zones of welded joints, which makes it possible to check the operability of the IC on frequently repeated irregularities of the welding zone with approximately known parameters.

3. Формируют график зависимости измеренных параметров донных сигналов от скорости перемещения, что позволяет проследить поведение ИС на разных скоростях сканирования.3. A graph of the dependence of the measured parameters of the bottom signals on the movement speed is formed, which makes it possible to trace the behavior of the IC at different scanning speeds.

4. По полученным значениям определяют параметры зоны нестабильного акустического контакта (в частности, протяженности прерываний линий д.с.) на разных скоростях и оценивают работоспособность и допустимые скорости сканирования ИС и дефектоскопического средства в целом.4. Based on the obtained values, the parameters of the zone of unstable acoustic contact (in particular, the length of interruptions of the DS lines) are determined at different speeds and the operability and permissible scanning speeds of the IC and the flaw detector as a whole are evaluated.

5. В частном случае в качестве измеряемых параметров используют параметры амплитудной огибающей последовательностей донных сигналов, что позволяет более корректно и точно, по сравнению с прерываниями линии д.с, оценивать изменения акустического контакта в зоне сварных стыков.5. In a particular case, the parameters of the amplitude envelope of the sequences of bottom signals are used as the measured parameters, which makes it possible to more correctly and accurately, in comparison with the interruptions of the DS line, evaluate the changes in the acoustic contact in the zone of welded joints.

Для обеспечения стабильного и качественного акустического контакта при больших скоростях сканирования используют специфические технические устройства, обеспечивающие: центровку ИС относительно продольной оси рельса, в том числе, и с помощью специальных центрирующих магнитов [5]; оптимальное прижатие акустических блоков к поверхности катания рельсов [3-5]; подачу контактирующей жидкости под акустические блоки, в том числе, и путем распыления с регулировкой напора жидкости [6].To ensure a stable and high-quality acoustic contact at high scanning speeds, specific technical devices are used that provide: alignment of the IC relative to the longitudinal axis of the rail, including with the help of special centering magnets [5]; optimal pressing of acoustic blocks to the rolling surface of rails [3-5]; the supply of the contacting liquid under the acoustic units, including by spraying with the regulation of the liquid pressure [6].

Предлагаемый способ предназначен для оценки суммарной работоспособности и эффективности совместной работы этих технических устройств, совокупно составляющей ИС, в широком диапазоне скоростей сканирования и определения предельных скоростей, при превышении которых достоверность контроля рельсов заметно снижается.The proposed method is intended for assessing the overall performance and efficiency of the joint operation of these technical devices, the aggregate component of the IC, in a wide range of scanning speeds and determining the limiting speeds, when exceeding which the reliability of rail control is noticeably reduced.

Предлагаемый способ иллюстрируют следующие графические материалы. Фиг. 1. Процесс формирования донного сигнала на развертках трех типов: типа А, В и

Figure 00000001
, синхронизированных с процессом сканирования контролируемого рельса.The proposed method is illustrated by the following graphic materials. FIG. 1. The process of formation of the bottom signal on the sweeps of three types: type A, B and
Figure 00000001
synchronized with the scanning process of the controlled rail.

Фиг. 2. Амплитудные огибающие последовательностей донных сигналов при разных скоростях контроля и соответствующие им прерывания линий донных сигналов, полученные в реальных условиях высокоскоростного контроля рельсов.FIG. 2. Amplitude envelopes of the bottom signal sequences at different control speeds and the corresponding interruptions of the bottom signal lines, obtained in real conditions of high-speed rail control.

Фиг. 3. Графики зависимости усредненных параметров донных сигналов от скорости сканирования.FIG. 3. Graphs of the dependence of the averaged parameters of the bottom signals on the scanning speed.

Способ реализуют в следующей последовательности.The method is implemented in the following sequence.

На поверхности катания рельса 1 установлен блок 2 ЭАП (с отдельными преобразователями А, В и С), подвешенный на балку 4 (фиг. 1а). Для защиты рабочей поверхности преобразователей они установлены на протектор 3. Для обеспечения акустического контакта блок 2 прижимается к поверхности катания рельса 1 с помощью устройства прижатия 5, а под протектор подается контактирующая жидкость с помощью соответствующего устройства 6. Балка 4 в свою очередь подвешивается на подвижную единицу (на фиг. 1 не показан). Совокупность блока 2 с ЭАП А, В, С, протектора 3, балки 4 с устройством прижатия 5 и устройством подачи контактирующей жидкости 6 представляют собой искательную систему диагностического средства, решающую задачу обеспечения стабильного акустического контакта между блоком ЭАП 2 и поверхностью катания контролируемого рельса 1 в широком диапазоне скоростей сканирования.On the rolling surface of the rail 1 there is an EAT unit 2 (with separate transducers A, B and C) suspended on a beam 4 (Fig. 1a). To protect the working surface of the transducers, they are installed on the protector 3. To ensure the acoustic contact, the block 2 is pressed against the rolling surface of the rail 1 using the pressing device 5, and the contacting liquid is supplied under the protector using the appropriate device 6. The beam 4, in turn, is suspended on the movable unit (not shown in Fig. 1). The set of block 2 with EAP A, B, C, protector 3, beams 4 with a pressing device 5 and a device for supplying contacting liquid 6 represent a search system of a diagnostic tool that solves the problem of ensuring stable acoustic contact between the EAP block 2 and the rolling surface of the controlled rail 1 in wide range of scanning speeds.

На фиг. 1b и 1с приведены иллюстрации, поясняющие процесс формирования донного сигнала на развертках: типа А (на координатной плоскости «Амплитуда сигналов А - время распространения УЗ колебания до отражателя и обратно t»); типа В (на координатной плоскости «t - протяженность контролируемого изделия

Figure 00000002
») (фиг. 1b) и на развертке типа
Figure 00000003
(«Амплитуда д.с. А - протяженность контролируемого изделия
Figure 00000002
») (фиг. 1с). Для упрощения понимания, на фиг. 1а и 1b развертка типа А смещена вниз и соотнесена с разверткой типа В, которая, в свою очередь, синхронизирована с положениями блока 2 ЭАП в процессе сканирования изделия - рельса 1. На развертке типа
Figure 00000004
А - развертка повернута на 90°, и показано изменение амплитуды донного сигнала (линия 8А на фиг. 1с) в процессе перемещения блока 2 по поверхности рельса 1. При этом наблюдаются соответствующие спады (провалы) 12 и 13 амплитудной огибающей над неровностями поверхности в зоне сварки и провалы 14 и 15, соответственно, над внутренним дефектом 10 и поверхностным повреждением 11 контролируемого рельса 1 (фиг. 1).FIG. Figures 1b and 1c show illustrations explaining the process of formation of the bottom signal on the sweeps: type A (on the coordinate plane "Signal amplitude A is the propagation time of the ultrasonic vibration to the reflector and back t"); type B (on the coordinate plane "t is the length of the controlled product
Figure 00000002
") (Fig. 1b) and on a scan type
Figure 00000003
("Amplitude d.s. A is the length of the controlled item
Figure 00000002
") (Fig. 1c). For ease of understanding, FIG. 1a and 1b, the type A sweep is shifted downward and correlated with the type B sweep, which, in turn, is synchronized with the positions of the EAT unit 2 during the scanning of the product - rail 1. On the type 1 sweep
Figure 00000004
A - the sweep is rotated by 90 °, and the change in the amplitude of the base signal (line 8A in Fig. 1c) is shown in the process of moving block 2 along the surface of rail 1. At the same time, corresponding drops (dips) 12 and 13 of the amplitude envelope over surface irregularities in the zone are observed welding and failures 14 and 15, respectively, over the internal defect 10 and surface damage 11 of the controlled rail 1 (Fig. 1).

В качестве подвижной единицы дефектоскопического средства (на фиг.1 не показана) могут быть использованы: вагон, автомотриса, автомобиль на комбинированном ходу или диагностический комплекс. Подвижная единица совместно с искательной системой движется по рельсовому пути со скоростью V. Обычно в любом дефектоскопическом средстве предусматривается датчик пути (одометр - на фиг. 1 не показан), который помогает формировать дефектограмму, синхронизированную с движением ИС для однозначной «привязки» к линейным координатам контролируемого рельсового пути.As a mobile unit of a defectoscopic device (not shown in Fig. 1), the following can be used: a carriage, a railroad car, a vehicle on a combined drive, or a diagnostic complex. The mobile unit, together with the search system, moves along the rail track at a speed V. Usually, any flaw detector is provided with a track sensor (odometer - not shown in Fig. 1), which helps to form a defectogram, synchronized with the movement of the IC for unambiguous "binding" to linear coordinates controlled track.

В процессе движения ИС с помощью блока ЭАП 2 в контролируемые рельсы 1 периодически излучаются зондирующие импульсы 7 под разными углами для обнаружения разноориентированных внутренних дефектов 10 в рельсах. Один или несколько ЭАП в блоке 2 (на фиг. 1а - ЭАП В) принимают отраженные от внутренней поверхности подошвы рельса УЗ колебания -донные сигналы 8. В общем случае, линию 8L донных сигналов можно получить не только при нормальном вводе УЗ колебаний, но и при наклонном вводе с помощью двух ЭАП (например, на фиг. 1а ЭАП А излучает, а ЭАП С принимает отраженные от подошвы рельса УЗ колебания).During the movement of the IC with the help of the EAP 2 unit, probing pulses 7 are periodically emitted into the controlled rails 1 at different angles to detect differently oriented internal defects 10 in the rails. One or several EAT in block 2 (in Fig. 1a - EAT B) receive ultrasonic vibrations reflected from the inner surface of the rail foot - bottom signals 8. In general, the line 8L of bottom signals can be obtained not only with normal input of ultrasonic vibrations, but also with an inclined input using two EATs (for example, in Fig. 1a, EAT A emits, and EAT C receives ultrasonic vibrations reflected from the rail foot).

Простейший способ оценки качества выполняемого УЗ контроля, а значит, и работоспособности искательных систем дефектоскопических средств - это анализ поведения линии донных сигналов (д.с.) 8L на регистрируемых дефекто-граммах. По действующей технологии [11] участок пути, где имеется прерывание линии д.с. (на фиг. 1b прерывания

Figure 00000005
в зоне сварки,
Figure 00000006
- над внутренним 10 и поверхностным 11 дефектами) протяженностью более определенной величины (100 мм для мобильных средств дефектоскопии по [11]), считается непроконтролированным и требует проведения повторной проверки ручными ЭАП с выходом операторов в путь.The simplest way to assess the quality of the ultrasonic control performed, and hence the performance of the search systems of flaw detection equipment, is to analyze the behavior of the 8L bottom signal line (DS) on the recorded flaw grams. According to the current technology [11], the section of the track where there is an interruption of the DS line. (in Fig. 1b, interrupts
Figure 00000005
in the welding area,
Figure 00000006
- over internal 10 and surface 11 defects) with a length of more than a certain value (100 mm for mobile defectoscopy devices according to [11]), is considered uncontrolled and requires re-checking with manual EAP with the operators going on the road.

Анализ реальных дефектограмм контроля рельсового пути показывает, что наиболее часто линия д.с. 8L (фиг. 2) прерывается над сварными стыками, имеющими неровность на поверхности катания в виде одиночных W1 или двойных W1 и W2 смятий (фиг. 1а). Данные неровности возникают в зоне термического влияния сварных стыков (zone of thermal influence of the weld - ZTI на фиг.1а) и достигают в процессе эксплуатации пути глубины до 4,0 мм. При прохождении искательной системы над сварным стыком W0 с неровностями (W1 и W2) линия донных сигналов на дефектограмме может прерываться на суммарную величину

Figure 00000007
(фиг. 1), названную зоной нестабильности акустического контакта.Analysis of real defectograms of rail track inspection shows that the most common line is d.s. 8L (Fig. 2) is interrupted over welded joints having irregularities on the rolling surface in the form of single W 1 or double W 1 and W 2 collapses (Fig. 1a). These irregularities arise in the zone of thermal influence of the weld (ZTI in Fig. 1a) and reach a path depth of up to 4.0 mm during operation. When the search system passes over the welded joint W 0 with irregularities (W 1 and W 2 ), the line of bottom signals on the defectogram can be interrupted by the total value
Figure 00000007
(Fig. 1), called the zone of instability of the acoustic contact.

Прерывания линии д.с. могут происходить и над внутренними дефектами в рельсах 10

Figure 00000008
или повреждениями 11
Figure 00000009
поверхности катания (фиг. 1). Однако эти участки не могут быть использованы для оценки работоспособности ИС, т.к. их параметры не прогнозируемы, а сами события весьма редки (например, в среднем на 1000 км рельсового пути обнаруживают не более 5-20 внутренних дефектов) в течение года.Line interruptions can occur over internal defects in rails 10
Figure 00000008
or damage 11
Figure 00000009
rolling surface (Fig. 1). However, these areas cannot be used to assess the efficiency of the IS, since their parameters are not predictable, and the events themselves are very rare (for example, on average, no more than 5-20 internal defects are detected per 1000 km of a track) during the year.

В зоне болтовых стыков рельсов (на фиг. 1 не показаны) также происходят прерывания линии донного сигнала. Однако параметры прерываний линии над стыковыми зазорами нестабильны и зависят от многих, часто непрогнозируемых факторов: величины стыкового зазора (допустимый зазор от 0 до 22 мм); от наличия в стыках вертикальных «ступенек» и просадок; смятий и поверхностных повреждений на торцевых участках рельсов. Болтовые отверстия в стыках располагаются в шейке рельсов на значительной глубине (около 100 мм), при этом прерывание линии донного сигнала не соответствует реальной величине (диаметру 36 мм) отверстий (в отличие от поверхностных дефектов, вызывающих прерывания линии д.с, по протяженности близкие к их реальным размерам). Кроме того, в связи с массовой заменой звеньевого пути на бесстыковые рельсовые плети, количество болтовых стыков каждый год заметно уменьшается. Из изложенного следует, что зоны болтовых стыков не могут быть использованы в качестве тестовых неровностей поверхности рельсов.In the area of the bolted joints of the rails (not shown in Fig. 1), interruptions of the bottom signal line also occur. However, the parameters of line interruptions above the butt gaps are unstable and depend on many, often unpredictable factors: the size of the butt gap (the allowable gap is from 0 to 22 mm); from the presence of vertical "steps" and subsidence at the joints; collapse and surface damage on the end sections of the rails. Bolt holes in the joints are located in the rail neck at a considerable depth (about 100 mm), while the interruption of the bottom signal line does not correspond to the real size (diameter 36 mm) of the holes (in contrast to surface defects that cause interruptions of the d.c line, they are close in length to their actual size). In addition, due to the massive replacement of the link track with continuous welded rail whips, the number of bolted joints is noticeably decreasing every year. It follows from the above that the zones of bolted joints cannot be used as test irregularities of the rail surface.

Таким образом, только зоны сварных стыков имеют прогнозируемые геометрические размеры неровностей (глубиной 0,2-4,0 мм); являются регулярными объектами пути (следуют через каждые 25, 100 м) и имеются в значительном количестве (до 9,0 млн. штук на сети Российских железных дорог). Поэтому при оценке работоспособности ИС в качестве тестовых отражателей предлагается использовать сварные стыки рельсов с возможными неровностями.Thus, only the zones of welded joints have the predicted geometric dimensions of irregularities (0.2-4.0 mm deep); are regular track objects (follow every 25, 100 m) and are available in significant numbers (up to 9.0 million units on the Russian railways network). Therefore, when assessing the performance of the IC, it is proposed to use welded joints of rails with possible irregularities as test reflectors.

Локализация зон сварных стыков рельсов, выполненных электроконтактной сваркой, возможна несколькими известными способами.Localization of the zones of welded joints of rails made by electric contact welding is possible by several known methods.

В вагонах-дефектоскопах с системой активного намагничивания рельсов с помощью электромагнитов, размещенных на осях колесных пар специальной (индукторной) тележки [12], сварные стыки регулярно фиксируются магнитным каналом. Совершенствование алгоритмов обработки сигналов магнитного канала в вагонах-дефектоскопах [13], позволяет повысить вероятность правильного распознавания сварных стыков. При изменении способов фиксации магнитного поля рассеяния в зоне сварного стыка [14], имеется возможность дополнительного повышения данного показателя.In flaw detector cars with a system of active rail magnetization using electromagnets placed on the axles of wheel pairs of a special (inductor) bogie [12], welded joints are regularly fixed by a magnetic channel. Improvement of the algorithms for processing the signals of the magnetic channel in flaw detector cars [13] makes it possible to increase the probability of correct recognition of welded joints. When changing the methods of fixing the stray magnetic field in the zone of the welded joint [14], there is a possibility of an additional increase in this indicator.

На всех современных диагностических комплексах одновременно с дефектоскопией рельсов осуществляется и непрерывная видеорегистрация пути с нескольких ракурсов с жесткой синхронизацией видеокадров к путевым координатам [15]. Анализ видеоданных с бортовых камер позволяет легко фиксировать зоны сварных стыков рельсов (по белой маркировке на боковой поверхности рельсов). Фотоизображения позволяют оценить состояние поверхности катания и характер неровностей на сварных стыках.On all modern diagnostic systems, simultaneously with rail flaw detection, continuous video recording of the track from several angles with rigid synchronization of video frames to track coordinates is carried out [15]. Analysis of video data from on-board cameras makes it easy to record the welded joint zones of the rails (by the white marking on the side surface of the rails). Photographs allow assessing the condition of the rolling surface and the nature of irregularities at the welded joints.

Возможно также локализовать зоны сварных стыков и по незначительным, но характерным ослаблениям амплитудной огибающей д.с., следующих через равные пройденные участки пути (через длину одного рельса - 25 м) [16].It is also possible to localize the zones of welded joints by insignificant, but characteristic weakening of the amplitude envelope of the DS, following through equal traversed track sections (through the length of one rail - 25 m) [16].

Таким образом, зоны сварных стыков рельсов можно определить тем или иным известным способом неразрушающего контроля рельсов, предусмотренным в современных дефектоскопических средствах.Thus, the zones of welded joints of rails can be determined by one or another known method of non-destructive testing of rails, provided in modern flaw detection equipment.

При малой глубине неровности в зоне сварного стыка и низкой скорости сканирования (до 40-50 км/ч), линия д.с. 8L на дефектограмме может не прерываться (фиг. 2а). При наличии смятия головки рельса в зоне сварки и при увеличении скоростей контроля, наблюдаются одиночные (фиг. 2b), двойные и даже тройные (фиг. 2с) прерывания линии д.с.

Figure 00000010
которые, весьма часто, на больших скоростях могут сливаться в одну большую зону
Figure 00000011
With a shallow depth of unevenness in the welded joint zone and a low scanning speed (up to 40-50 km / h), the d.s. line 8L on the defectogram may not be interrupted (FIG. 2a). In the presence of a crumpled rail head in the welding zone and with an increase in inspection speeds, single (Fig. 2b), double and even triple (Fig. 2c) line interruptions are observed.
Figure 00000010
which, very often, at high speeds, can merge into one large zone
Figure 00000011

Естественно, общая зона нестабильности донного сигнала

Figure 00000012
включая кратковременные появления линии д.с, существенно шире суммы отдельных прерывании
Figure 00000013
(фиг. 2b). При анализе поведения искательной системы целесообразно рассматривать зависимость
Figure 00000014
от скорости сканирования V дефектоскопического средства, а не отдельные участки
Figure 00000015
Naturally, the general area of instability of the bottom signal
Figure 00000012
including short-term occurrences of the d.s. line, is significantly wider than the sum of individual interruptions
Figure 00000013
(Fig.2b). When analyzing the behavior of the search system, it is advisable to consider the dependence
Figure 00000014
from the scanning speed V of the flaw detector, and not individual areas
Figure 00000015

Анализ двухпозиционного (есть/нет) состояния линии д.с. на данных объектах позволяет весьма просто оценивать работоспособность искательных систем дефектоскопических средств в процессе сканирования рельсов.Analysis of the two-position (yes / no) state of the DS line at these facilities makes it very easy to assess the performance of the search systems of flaw detection equipment in the process of scanning rails.

Для упрощения процедуры анализа в предлагаемом способе предлагается разделить весь диапазон скоростей сканирования на поддиапазоны ΔV. Например, при наборе скорости от 0 до по 120 км/ч можно выделить 12 поддиапазонов по 10 км/ч. В общем случае поддиапазоны скоростей могут быть иными (например, по 3 км/ч), и выбираются в зависимости от требуемой точности оценки работоспособности ИС. Важно лишь, чтобы количество сварных стыков, зарегистрированных в выбранных поддиапазонах скоростей, было достаточным для получения корректной статистической оценки измеряемого параметра (как правило, не менее 100 стыков).To simplify the analysis procedure in the proposed method, it is proposed to divide the entire range of scanning speeds into subranges of ΔV. For example, when the speed is set from 0 to 120 km / h, 12 sub-ranges of 10 km / h can be selected. In the general case, the speed subranges can be different (for example, 3 km / h each), and are selected depending on the required accuracy of evaluating the IS performance. It is only important that the number of welded joints recorded in the selected velocity subranges is sufficient to obtain a correct statistical estimate of the measured parameter (as a rule, at least 100 joints).

В процессе экспериментальных исследований выяснено, что наблюдается определенная зависимость между скоростью V перемещения ИС по поверхности рельса и значением протяженности зоны нестабильности донных сигналов

Figure 00000016
(фиг. 3а). Чем больше скорость контроля рельсов, тем протяженнее величина
Figure 00000017
при проезде дефектоскопического средства над одной и той же неровностью (зоной сварки с допустимым по [17] смятием). Например, на фрагментах реальных дефектограмм (фиг. 2), полученных при трех фиксированных скоростях контроля 35, 65 и 95 км/ч, наглядно видно, что при относительно малой скорости 35 км/ч линия д.с. 8L не прерывается
Figure 00000018
при скорости 65 км/ч наблюдается одно прерывание малой протяженности, а уже при 95 км/ч линия д.с. прерывается трижды и значение
Figure 00000019
значительно больше, чем во втором случае.In the process of experimental studies, it was found that there is a certain relationship between the speed V of the IC movement on the rail surface and the value of the length of the zone of instability of the bottom signals
Figure 00000016
(Fig.3a). The higher the rail inspection speed, the longer the value
Figure 00000017
when the defectoscopic device passes over the same unevenness (welding zone with permissible collapse according to [17]). For example, in the fragments of real defectograms (Fig. 2) obtained at three fixed inspection speeds of 35, 65 and 95 km / h, it is clearly seen that at a relatively low speed of 35 km / h, the d.s. line 8L not interrupted
Figure 00000018
at a speed of 65 km / h, one interruption of a short length is observed, and already at 95 km / h the line of the d.s. breaks three times and the value
Figure 00000019
much more than in the second case.

Это позволяет установить работоспособность ИС на разных скоростях сканирования и определить предельную скорость, при которой из-за недопустимо большой протяженности

Figure 00000020
дальнейшее увеличение скорости сканирования нецелесообразно.This makes it possible to establish the operability of the IC at different scanning speeds and to determine the limiting speed at which, due to the unacceptably large length
Figure 00000020
further increase in scanning speed is impractical.

Однако, организовать многократный проезд дефектоскопического средства по одному и тому же действующему участку рельсового пути на разных скоростях контроля практически сложно реализуемо и нецелесообразно.However, it is practically difficult to implement and impractical to organize multiple passage of the defectoscopic device along the same active section of the track at different inspection speeds.

Кроме того, при двухпозиционной оценке могут быть не оценены ситуации, когда над сварным стыком амплитуда д.с. уменьшилась, однако не опустилась ниже порогового уровня Ulim, при этом линия д.с. 8L на дефектограмме не прервалась. Например, на фиг. 1 с (провал 13) и на фиг. 2а ослабление амплитудной огибающей д.с. не достигает порога и не будет учтено при анализе. В связи с этим, более корректной и точной оценкой поведения ИС в зоне сварных стыков рельсов является оценка огибающей амплитуд последовательностей д.с, формируемых в процессе сканирования контролируемого рельсового пути на координатной плоскости

Figure 00000021
«Амплитуда А донного сигнала - Протяженность
Figure 00000002
контролируемого изделия» (фиг. 1с, фиг. 2).In addition, in the two-position assessment, situations may not be assessed when above the welded joint the amplitude of d.s. decreased, but did not fall below the threshold level U lim , while the d.s. line 8L on the defectogram is not interrupted. For example, in FIG. 1 s (dip 13) and in Fig. 2а attenuation of the amplitude envelope of the DS. does not reach the threshold and will not be taken into account in the analysis. In this regard, a more correct and accurate assessment of the behavior of the IC in the zone of welded joints of the rails is the estimation of the envelope of the amplitudes of the sequences of d.s. formed during the scanning of the controlled rail track on the coordinate plane
Figure 00000021
"Amplitude A of the bottom signal - Length
Figure 00000002
controlled item "(Fig. 1c, Fig. 2).

Для количественной оценки ослабления амплитуды д.с. над сварками относительно постоянного уровня донного сигнала (на бездефектных участках рельсов с ровной поверхностью катания), предлагается использовать интегральный параметр Kint [18]. Данный параметр одновременно учитывает общую протяженность участка ослабления д.с. и амплитуду всех ослаблений донных сигналов. По существу, параметр Kint представляет математическую площадь «просадки» амплитудной огибающей на дефектограмме в координатах

Figure 00000022
и дает более полную картину изменения уровня сигналов над неровностями поверхности катания рельсов на разных скоростях сканирования (фиг. 2). Количественную оценку интегрального параметра, можно производить как в условных единицах, так и в виде нормированной величины (в пределах от 0 до 1,0).For a quantitative assessment of the attenuation of the amplitude of the DS over welds with a relatively constant level of the bottom signal (on defect-free sections of rails with a flat rolling surface), it is proposed to use the integral parameter K int [18]. This parameter simultaneously takes into account the total length of the section of the weakening of the d.s. and the amplitude of all attenuation of the bottom signals. Essentially, the parameter K int represents the mathematical area of the "drawdown" of the amplitude envelope on the defectogram in coordinates
Figure 00000022
and gives a more complete picture of the change in the level of signals over the irregularities of the rolling surface of the rails at different scanning speeds (Fig. 2). A quantitative assessment of the integral parameter can be made both in arbitrary units and in the form of a normalized value (in the range from 0 to 1.0).

При проверке возможности реализации предлагаемого способа участки пути со сварными стыками анализировали на разных скоростях контроля, разделив их на 10-км/ч поддиапазоны. В каждом поддиапазоне выполнен анализ не менее 60 стыков (от 60 до 160 стыков), имеющих определенные аномалии, приводящие к прерыванию линии д.с. На фиг. 3b представлен график зависимости усредненных значений интегральных параметров Kint сварных стыков от скорости дефектоскопического средства. Видно, что величина Kint демонстрирует следующую квадратичную зависимость от скорости сканирования:When checking the possibility of implementing the proposed method, track sections with welded joints were analyzed at different control speeds, dividing them into 10-km / h subranges. In each sub-range, at least 60 joints (from 60 to 160 joints) were analyzed, which have certain anomalies leading to the interruption of the DS line. FIG. 3b shows a graph of the dependence of the averaged values of the integral parameters K int of welded joints on the speed of the defectoscopic device. It can be seen that the K int value demonstrates the following quadratic dependence on the scanning speed:

у=0,45х2-30,71х+1322,4.y = 0.45x 2 -30.71x + 1322.4.

В предлагаемом способе предлагается проводить оценку работоспособности ИС непосредственно в процессе первого (тестового) проезда дефектоскопического средства по достаточно протяженному (30-40 км и более) участку рельсового пути путем анализа усредненных значений измеряемого параметра. При этом, дефектоскопическое средство может достигать заявленной производителем максимальной скорости сканирования Vmax.In the proposed method, it is proposed to assess the operability of the IC directly in the process of the first (test) passage of the defectoscopic device along a sufficiently long (30-40 km or more) section of the rail track by analyzing the averaged values of the measured parameter. At the same time, the flaw detector can reach the maximum scanning speed V max declared by the manufacturer.

Во время проезда дефектоскопическое средство постепенно набирает скорость от 0 до Vmax, периодически (с частотой до 8,0 кГц, определяемой высотой контролируемого изделия и скоростью распространения УЗ колебаний в нем) излучая в контролируемый рельс УЗ зондирующие сигналы 7 и принимая отраженные от подошвы рельсов донные сигналы 8, регистрируя их на дефектограмме в виде развертки типа В (в координатах

Figure 00000023
) и/или в виде амплитудной огибающей
Figure 00000024
(в координатах
Figure 00000025
). Так как действующие рельсовые пути являются преимущественно бесстыковыми (80% главных путей ОАО «РЖД»), то во всех поддиапазонах скоростей контроля на дефектограммах фиксируется достаточное для статистического анализа количество сварных стыков.During the passage, the flaw detector gradually picks up speed from 0 to V max , periodically (with a frequency of up to 8.0 kHz, determined by the height of the controlled item and the propagation speed of ultrasonic vibrations in it), radiating ultrasonic probing signals 7 into the controlled rail and receiving reflected from the foot of the rails bottom signals 8, registering them on the defectogram in the form of a type B scan (in coordinates
Figure 00000023
) and / or in the form of an amplitude envelope
Figure 00000024
(in coordinates
Figure 00000025
). Since the existing rail tracks are predominantly continuous-welded (80% of the main tracks of Russian Railways), the number of welded joints, sufficient for statistical analysis, is recorded on the defectograms in all sub-ranges of inspection speeds.

Анализируя протяженности прерывания линии д.с.

Figure 00000026
или интегральный параметр Kint ослабления амплитудной огибающей над сварными стыками, можно оценивать работоспособность ИС. Одновременно, может определяться соответствие заявленной разработчиком максимальной скорости Vmax с предельно допустимой для данной конструкции искательной системы скоростью (Vlim ≤ Vmax).Analyzing the length of the interruption of the d.s. line
Figure 00000026
or the integral parameter K int of attenuation of the amplitude envelope over the welded joints, it is possible to evaluate the performance of the IC. At the same time, the compliance of the maximum speed V max declared by the developer with the maximum allowable speed for the given design of the search system (V lim ≤ V max ) can be determined.

Последовательность анализа дефектограмм во всем диапазоне реализуемых скоростей может состоять из следующих операций:The sequence of analysis of defectograms in the entire range of realizable speeds can consist of the following operations:

- просмотр всего проконтролированного участка рельсового пути и деление участка на поддиапазоны скоростей (например, по 10 км/ч);- viewing the entire monitored section of the track and dividing the section into sub-ranges of speeds (for example, 10 km / h);

- локализация зон сварных стыков всеми доступными способами (по огибающей донного сигнала, реакции магнитного канала, видеокадрам);- localization of zones of welded joints by all available methods (according to the envelope of the bottom signal, the reaction of the magnetic channel, video frames);

- измерение протяженности зоны нестабильности донного сигнала

Figure 00000027
или интегрального параметра Kint (фиг. 2) на каждом сварном стыке;- measuring the length of the bottom signal instability zone
Figure 00000027
or integral parameter K int (Fig. 2) at each welded joint;

- получение усредненных значений измеряемых параметров

Figure 00000028
или Kint для каждого поддиапазона скоростей сканирования и построение соответствующей зависимости;- obtaining averaged values of the measured parameters
Figure 00000028
or K int for each sub-range of scan rates and construction of the corresponding dependence;

- формирование порогового уровня (фиг. 3а и b) измеряемого параметра

Figure 00000029
или Kthr в соответствии с требованиями нормативной документации;- formation of the threshold level (Fig.3a and b) of the measured parameter
Figure 00000029
or K thr in accordance with the requirements of regulatory documents;

- определение значений предельных скоростей сканирования, при превышении которых наблюдается недопустимо высокий рост анализируемых величин;- determination of the values of the limiting scanning speeds, when exceeded, an unacceptably high growth of the analyzed values is observed;

- выполнение, в соответствии с графиком контроля, рабочих проездов по данному участку рельсового пути со скоростями контроля Vlim, не превышающими, определенные при тестовом проезде;- execution, in accordance with the control schedule, of working passages on this section of the track with control speeds V lim not exceeding those determined during the test pass;

- проведение, при необходимости, работ по дальнейшему совершенствованию конструкции ИС для доведения Vlim ≥ Vmax.- carrying out, if necessary, works on further improvement of the IC design to bring V lim ≥ V max .

В простейшем случае возможна реализация способа только путем измерения протяженности

Figure 00000030
линии прерывания д.с. Это практически не увеличивает требования к программным ресурсам дефектоскопического средства, но обладает определенными недостатками. Так, могут быть пропущены случаи нарушения акустического контакта, при которых амплитуда донных сигналов уменьшается, но спад амплитуд не достигает порогового уровня (фиг. 2а).In the simplest case, it is possible to implement the method only by measuring the length
Figure 00000030
break line d.s. This practically does not increase the requirements for the software resources of the flaw detection tool, but it has certain drawbacks. So, the cases of violation of the acoustic contact, in which the amplitude of the bottom signals decreases, but the decay of the amplitudes does not reach the threshold level, can be missed (Fig. 2a).

Для получения более точных первичных данных при оценке работоспособности ИС на разных скоростях, как показано выше, целесообразно использовать интегральный параметр Kint амплитудной огибающей д.с. в зоне сварных стыков. И в том и в другом случае характер зависимости анализируемого параметра близок (фиг. 3), однако в последнем случае (Kint=ƒ(V)), формируется более корректная оценка (в частности, и за счет учета ослаблений типа 13 амплитудной огибающей, не достигающих порогового уровня 9 (фиг. 1)).To obtain more accurate primary data when assessing the performance of the IC at different speeds, as shown above, it is advisable to use the integral parameter K int of the amplitude envelope of the DS. in the area of welded joints. In both cases, the nature of the dependence of the analyzed parameter is close (Fig. 3), however, in the latter case (K int = ƒ (V)), a more correct estimate is formed (in particular, by taking into account the attenuation of type 13 of the amplitude envelope, not reaching the threshold level 9 (Fig. 1)).

При любом способе оценки параметров ослабления уровня д.с. над сварками, рассмотренные выше последовательности реализации способа целесообразно автоматизировать известными способами (см., например, [13, 14, 15 и 18]).With any method for assessing the parameters of the attenuation of the level of the d.s. over welds, it is advisable to automate the above sequence of implementation of the method by known methods (see, for example, [13, 14, 15 and 18]).

Очевидно, что на участках рельсового пути повышенной грузонапряженности (из-за достаточно глубоких смятий в зонах сварных стыков) предельная скорость сканирования с конкретной конструкцией ИС будет меньше, чем на участках с преимущественно пассажирским движением. Таким образом, предлагаемый способ позволяет не только оценивать работоспособность ИС, но и выбирать оптимальный диапазон скоростей сканирования с учетом особенностей (класса и категории) контролируемого железнодорожного пути, что дополнительно повышает достоверность контроля рельсов.Obviously, in the sections of the rail track with increased load density (due to sufficiently deep crumples in the zones of welded joints), the maximum scanning speed with a specific IC design will be lower than in sections with a predominantly passenger traffic. Thus, the proposed method makes it possible not only to assess the operability of the IC, but also to select the optimal range of scanning speeds, taking into account the characteristics (class and category) of the monitored railway track, which further increases the reliability of the rail control.

Еще одним преимуществом предлагаемого способа является то, что выполнение весьма сложной задачи - оценки работоспособности комплексной системы, каковой является ИС дефектоскопического средства, удается выполнить без привлечения дополнительных технических средств и дорогостоящих испытательных участков пути. Оценка работоспособности ИС производится непосредственно в процессе выполнение штатного контроля рельсового пути. Достаточно лишь доработать программное обеспечение, позволяющее в соответствии с изложенной выше последовательностью обрабатывать сигналы контроля и определять предельные скорости сканирования для конкретных участков пути.Another advantage of the proposed method is that it is possible to perform a very complex task - assessing the performance of an integrated system, which is the IC of a flaw detection device - without the involvement of additional technical means and expensive test track sections. Evaluation of the IS operability is carried out directly in the process of performing regular control of the rail track. It is enough only to modify the software that allows, in accordance with the above sequence, to process control signals and determine the maximum scanning speeds for specific sections of the track.

Можно предположить, что динамическое поведение ИС для УЗ методов контроля при сканировании рельсов с небольшими геометрическими неровностями на поверхности, аналогично поведению и других датчиков дефектоскопического средства (например, датчиков магнитодинамического (MFL) или вихретокового методов). Поэтому предложенный способ может быть применен для оценки работоспособности датчиков нескольких методов, применяемых для дефектоскопирования длинномерных объектов (рельсов), осуществляющих сканирование при больших скоростях путем непосредственного контакта с контролируемым изделием.It can be assumed that the dynamic behavior of ICs for ultrasonic testing methods when scanning rails with small geometric irregularities on the surface is similar to the behavior of other sensors of a flaw detector (for example, magnetodynamic (MFL) or eddy current sensors). Therefore, the proposed method can be applied to assess the performance of sensors of several methods used for flaw detection of long objects (rails) that scan at high speeds by direct contact with the controlled item.

Таким образом, предлагаемый способ может быть реализован, а совокупность отличительных признаков предлагаемого способа позволяет получить предложенный технический результат - повышение достоверности контроля рельсов с помощью высокоскоростных дефектоскопических средств.Thus, the proposed method can be implemented, and the set of distinctive features of the proposed method allows you to obtain the proposed technical result - increasing the reliability of the control of rails using high-speed flaw detection tools.

ИсточникиSources of

1. RU 2715885.1. RU 2715885.

2. RU 2440568.2. RU 2440568.

3. RU 2184372.3. RU 2184372.

4. RU 2581343.4. RU 2581343.

5. RU 113225.5. RU 113225.

6. RU 194152.6. RU 194152.

7. RU 154870.7. RU 154870.

8. RU 134133.8. RU 134133.

9. RU 2262101.9.RU 2262101.

10. RU 2278377.10. RU 2278377.

11. Положение о расшифровке результатов НК рельсов (Распоряжение ОАО «РЖД» от 09.01.2018 № ЦДИ-1/p). Изменения в Положение (от 29.05.2018 № ЦДИ-558/p).11. Regulations on the interpretation of the results of the NDT of rails (Order of JSC "Russian Railways" dated 09.01.2018 No. CDI-1 / p). Changes to the Regulation (dated May 29, 2018 No. CDI-558 / p).

12. RU 127703.12. RU 127703.

13. RU 2671368.13. RU 2671368.

14. RU 2696066.14. RU 2696066.

15. RU 2642687.15. RU 2642687.

16. RU 266894.16. RU 266894.

17. Инструкция «Дефекты рельсов. Классификация, каталог и параметры дефектных и остродефектных рельсов». - Распоряжение ОАО «РЖД» № 2499р от 23.10.2014 г. - М: ОАО «РЖД», 2014.17. Instruction “Defects of rails. Classification, catalog and parameters of defective and acutely defective rails ”. - Order of JSC Russian Railways No. 2499r dated October 23, 2014 - М: JSC Russian Railways, 2014.

18. RU 2699942.18. RU 2699942.

Claims (2)

1. Способ оценки работоспособности искательной системы дефектоскопических средств при высокоскоростном контроле, заключающийся в перемещении по рельсам искательной системы, содержащей один или несколько электроакустических преобразователей, периодическом излучении в контролируемые рельсы ультразвуковых зондирующих импульсов, приеме отраженных от подошвы рельсов ультразвуковых донных сигналов, регистрации их на дефектограмме, оценке их параметров, по результатам которых судят о работоспособности искательной системы, отличающийся тем, что контроль рельсов производят на разных скоростях, определяют зоны сварных стыков рельсов, измеряют параметры ослабления донных сигналов в этих зонах, формируют график зависимости усредненных параметров донных сигналов от скорости перемещения и по полученной зависимости определяют работоспособность и предельную скорость сканирования на контролируемом участке пути.1. A method for assessing the operability of a search system of flaw detection equipment during high-speed testing, which consists in moving along the rails of a search system containing one or more electroacoustic transducers, periodically emitting ultrasonic sounding pulses into the controlled rails, receiving ultrasonic bottom signals reflected from the rail foot, registering them on a defectogram assessment of their parameters, according to the results of which the operability of the search system is judged, characterized in that the control of the rails is carried out at different speeds, the zones of welded joints of the rails are determined, the parameters of the attenuation of the bottom signals in these zones are measured, and a graph of the dependence of the averaged parameters of the bottom signals on the travel speed is formed and according to the obtained dependence, the operability and the maximum scanning speed on the monitored section of the path are determined. 2. Способ оценки работоспособности искательной системы дефектоскопических средств при высокоскоростном контроле по п. 1, отличающийся тем, что в качестве измеряемых параметров используют параметры амплитудной огибающей последовательностей донных сигналов в зоне сварных стыков рельсов.2. A method for assessing the operability of the search system of flaw detection means during high-speed testing according to claim 1, characterized in that the parameters of the amplitude envelope of the bottom signal sequences in the zone of welded joints of the rails are used as the measured parameters.
RU2021110888A 2021-04-16 2021-04-16 Method for assessing the performance of the search system of flaw detection equipment during high-speed inspection of rails RU2758403C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021110888A RU2758403C1 (en) 2021-04-16 2021-04-16 Method for assessing the performance of the search system of flaw detection equipment during high-speed inspection of rails

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021110888A RU2758403C1 (en) 2021-04-16 2021-04-16 Method for assessing the performance of the search system of flaw detection equipment during high-speed inspection of rails

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2758403C1 true RU2758403C1 (en) 2021-10-28

Family

ID=78466486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021110888A RU2758403C1 (en) 2021-04-16 2021-04-16 Method for assessing the performance of the search system of flaw detection equipment during high-speed inspection of rails

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2758403C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114384152A (en) * 2022-01-13 2022-04-22 山东大学 Ultrasonic guided wave damage positioning method and system based on search point matching
CN114459505A (en) * 2022-02-22 2022-05-10 北京交通大学 Method for calibrating absolute mileage of dynamic inspection data based on machine account curve characteristic points

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60260850A (en) * 1984-06-08 1985-12-24 Kawasaki Steel Corp Testing method of split type vertical probe of automatic ultrasonic flaw detecting device for thick plate
RU2262101C1 (en) * 2004-09-07 2005-10-10 Марков Анатолий Аркадиевич Method of checking operation condition of ultrasonic defectoscope
RU62570U1 (en) * 2006-11-07 2007-04-27 Закрытое акционерное общество "Фирма ТВЕМА" MOBILE DEFECTOSCOPE-TRACK METER
RU2603451C2 (en) * 2014-08-29 2016-11-27 Закрытое акционерное общество "Фирма ТВЕМА" Flaw detector of combined noncontact magnetic and ultrasonic testing of rail track

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60260850A (en) * 1984-06-08 1985-12-24 Kawasaki Steel Corp Testing method of split type vertical probe of automatic ultrasonic flaw detecting device for thick plate
RU2262101C1 (en) * 2004-09-07 2005-10-10 Марков Анатолий Аркадиевич Method of checking operation condition of ultrasonic defectoscope
RU62570U1 (en) * 2006-11-07 2007-04-27 Закрытое акционерное общество "Фирма ТВЕМА" MOBILE DEFECTOSCOPE-TRACK METER
RU2603451C2 (en) * 2014-08-29 2016-11-27 Закрытое акционерное общество "Фирма ТВЕМА" Flaw detector of combined noncontact magnetic and ultrasonic testing of rail track

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114384152A (en) * 2022-01-13 2022-04-22 山东大学 Ultrasonic guided wave damage positioning method and system based on search point matching
CN114384152B (en) * 2022-01-13 2023-09-01 山东大学 Ultrasonic guided wave damage positioning method and system based on search point matching
CN114459505A (en) * 2022-02-22 2022-05-10 北京交通大学 Method for calibrating absolute mileage of dynamic inspection data based on machine account curve characteristic points
CN114459505B (en) * 2022-02-22 2023-12-26 北京交通大学 Dynamic detection data absolute mileage calibration method based on standing account curve feature points

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7555954B2 (en) In-track wheel inspection system
RU2758403C1 (en) Method for assessing the performance of the search system of flaw detection equipment during high-speed inspection of rails
EP3433154B1 (en) Combined passive and active method and systems to detect and measure internal flaws within metal rails
US6945114B2 (en) Laser-air, hybrid, ultrasonic testing of railroad tracks
US7305885B2 (en) Method and apparatus for phased array based ultrasonic evaluation of rail
US6055862A (en) Method of and an apparatus for detecting, identifying and recording the location of defects in a railway rail
JP2844541B2 (en) Method and apparatus for laterally positioning a member moving along a rail
CN101424664B (en) Rail tread crack ultrasonic detection device and detecting method
EP0106580B1 (en) Acoustic detection of defects in structures
US20060201253A1 (en) System for non-contact interrogation of railroad axles using laser-based ultrasonic inspection
US9950715B2 (en) Air-coupled ultrasonic inspection of rails
KR20000016972A (en) Installation for the automatic evaluation of the rolling band on wheels of moving trains
Santa-aho et al. Automated ultrasound-based inspection of rails
Markov et al. Analyzing ultrasonic signal parameters during high-speed rail inspection
US10766510B1 (en) Method and apparatus for detecting defects located in the head area of rail
Kappes et al. Non-destructive testing of wheel-sets as a contribution to safety of rail traffic
RU2652511C1 (en) Method of micro cracks on the rail head rolling surface ultrasonic detection
RU2440568C1 (en) Method for high-speed detailed ultrasonic inspection of rails
RU2662464C1 (en) Method for ultrasonic inspection
RU2764571C1 (en) Ultrasonic method for detecting and evaluating rail welded joints in high-speed inspection
Cerniglia et al. Application of laser induced ultrasound for rail inspection
RU2753810C1 (en) Method for evaluating the performance of flaw detection equipment during high-speed inspection of rails
CN113640387A (en) Railway thermite welding rib flaw detection method and railway thermite welding rib flaw detection device
RU2774096C1 (en) Method for dynamic adjustment of the sensitivity of flaw detection tools during high-speed testing of long objects
RU2783753C1 (en) Ultrasonic method for detecting defects in the rail head