RU2785306C1 - A method for determining the lengths of rails of equalizing spans and places of temporary repair of the bar by flaw detection signals - Google Patents

A method for determining the lengths of rails of equalizing spans and places of temporary repair of the bar by flaw detection signals Download PDF

Info

Publication number
RU2785306C1
RU2785306C1 RU2022121690A RU2022121690A RU2785306C1 RU 2785306 C1 RU2785306 C1 RU 2785306C1 RU 2022121690 A RU2022121690 A RU 2022121690A RU 2022121690 A RU2022121690 A RU 2022121690A RU 2785306 C1 RU2785306 C1 RU 2785306C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rail
rails
lengths
flaw detection
signals
Prior art date
Application number
RU2022121690A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Аркадиевич Марков
Андрей Геннадьевич Антипов
Екатерина Алексеевна Максимова
Original Assignee
Акционерное общество "РАДИОАВИОНИКА"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "РАДИОАВИОНИКА" filed Critical Акционерное общество "РАДИОАВИОНИКА"
Application granted granted Critical
Publication of RU2785306C1 publication Critical patent/RU2785306C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: non-destructive testing.
SUBSTANCE: invention relates to methods of non-destructive testing of metals and can be used for the maintenance and operation of railway infrastructure by determining the exact coordinates and parameters of sections of rail tracks detected using flaw detection. The method comprises installation of a rail flaw detection tools on the rail moving unit, as well as the installation of global satellite navigation and relative navigation systems using the wheel of the moving unit, the moving unit is moved along the rail track, the rails are constantly tested by flaw detection tools, response signals are received from the rails, the coordinates of which are stored in the form of a flaw diagram of the rail track together with data navigation systems, the signals of the flaw detection tools are analyzed. At the time of the flaw detection, the temperature of the rails is measured, the lengths of regular objects of the rail bar are isolated and measured according to the flaw diagram, their average value is determined, a correction factor is obtained as the ratio of the lengths of the measured average value to the specified length of regular objects. Taking into account the obtained coefficient and temperature, the actual values of the lengths of the equalizing and temporary rails of the bar are calculated. The values of the joint stagger on one rail line are determined relative to the opposite joints on the other line by comparing the coordinates of the signals from the bolted joints on both lines.
EFFECT: present invention improves the accuracy and reliability of determining the lengths of the rails of the equalization spans and the places of temporary repair of the rail bar using the flaw detection signals in automatic mode.
1 cl, 4 dwg

Description

Способ определения длин рельсов бесстыкового железнодорожного (ж.д.) пути относится к способам и средствам неразрушающего контроля материалов и может быть использован при техническом обслуживании и эксплуатации современных рельсовых путей и других протяженных металлоизделий. Заявляемый способ может быть применен для определения точных координат и параметров проблемных участков ж.д. инфраструктуры, обнаруженных соответствующими средствами диагностики.The method for determining the lengths of rails of a seamless railway (railway) track refers to methods and means of non-destructive testing of materials and can be used in the maintenance and operation of modern rail tracks and other extended metal products. The inventive method can be applied to determine the exact coordinates and parameters of problem areas of the railway. infrastructure detected by the appropriate diagnostic tools.

Бесстыковой железнодорожный путь является наиболее прогрессивной и широко распространенной конструкцией верхнего строения пути, которая дает существенный технико-экономический эффект благодаря ряду ее преимуществ по сравнению со звеньевым путем [1].The jointless railway track is the most progressive and widespread design of the track structure, which gives a significant technical and economic effect due to a number of its advantages compared to the link track [1].

Бесстыковой путь обычно состоит из сварных рельсовых плетей длиной 800 м и более, которые разделяются уравнительными пролетами (два, три или четыре разрядных рельса на обеих нитках пути), зонами стрелочных переводов и станционных путей. В последние годы прогрессивной является организация бесстыковых рельсовых плетей длиной до перегона (до 35 км).A jointless track usually consists of welded rail lashes 800 m or more in length, which are separated by leveling spans (two, three or four discharge rails on both tracks), turnout zones and station tracks. In recent years, the organization of jointless rail lashes up to the span (up to 35 km) has been progressive.

Известно, что в холодное время года рельсы укорачиваются, а в жаркое время - удлиняются. Основное отличие работы бесстыкового пути от обычного звеньевого состоит в том, что в рельсовых плетях действуют значительные продольные напряжения, вызываемые изменениями температуры. При укладке рельсовой плети на постоянный режим работы оптимальная температура закрепления плети (нейтральная температура) составляет обычно 30-35°С, и температурное напряжение в плети равно нулю.It is known that in the cold season the rails are shortened, and in the hot season they are lengthened. The main difference between the operation of a seamless track and a conventional link track is that significant longitudinal stresses act in the rail lashes caused by temperature changes. When laying the rail lash for a constant mode of operation, the optimal temperature for fastening the lash (neutral temperature) is usually 30-35°C, and the temperature stress in the lash is zero.

При повышении температуры плетей по сравнению с температурой закрепления в них возникают продольные силы сжатия, которые могут создать опасность выброса пути и схода подвижного состава. При низких температурах - в сварной плети появляются растягивающие силы, которые могут вызвать излом плети и образование большого зазора, опасного для прохода поезда, или разрыв рельсового стыка из-за среза болтов в болтовых стыках.With an increase in the temperature of the lashes in comparison with the temperature of fixing, longitudinal compression forces arise in them, which can create a danger of ejection of the track and derailment of the rolling stock. At low temperatures, tensile forces appear in the welded lash, which can cause the lash to break and form a large gap that is dangerous for the passage of the train, or rupture of the rail joint due to shearing of bolts in the bolted joints.

При выявлении в сварной плети опасного дефекта рельса поврежденное место вырезают, а вместо него укладывают временный рельс (рубку) длиной 8-11 м с установкой рубки в стыковые накладки [2]. Таким образом, в месте временного восстановления плети появляются два болтовых стыка, что нарушает целостность, температурно-напряженное состояние и устойчивость бесстыкового пути.If a dangerous rail defect is detected in the welded lash, the damaged area is cut out, and a temporary rail (cabin) 8–11 m long is laid instead of it, with the cabin installed in butt plates [2]. Thus, in the place of temporary restoration of the lash, two bolted joints appear, which violates the integrity, temperature-stressed state and stability of the seamless track.

По состоянию на 2020 год на сети ОАО «РЖД» имеется около 200 тыс. мест временного восстановления. Каждая новая врезка в бесстыковой плети (с двумя болтовыми стыками) отрицательно сказывается на плавности хода поездов. Концы рельсовых плетей, примыкающих к вновь образованной рубке, становятся «дышащими», т.е. могут изменить свою первоначальную длину при изменениях температуры окружающего воздуха. Неконтролируемые температурные расширения рельсовой плети в свою очередь могут привести к так называемому «выбросу» пути и к сходу подвижного состава с рельсов.As of 2020, the Russian Railways network has about 200,000 temporary restoration sites. Each new tie-in in a jointless lash (with two bolted joints) negatively affects the smoothness of the trains. The ends of the rail lashes adjacent to the newly formed cabin become "breathable", i.e. can change their original length with changes in ambient temperature. Uncontrolled thermal expansion of the rail lash, in turn, can lead to the so-called "ejection" of the track and to the derailment of the rolling stock.

Информация о реальных значениях длин, температур, количества и путевых координат уравнительных рельсов и временных рубок очень важна для знания фактического состояния бесстыкового пути и проверки его соответствия паспортному проекту с целью выявления нарушений текущего содержания пути. Указанные сведения вручную заносят в бумажный и электронный Журнал учета службы и температурного режима рельсовых плетей (в дистанции пути) и в централизованную компьютерную программу «Единая корпоративная автоматизированная система управления инфраструктурой по бесстыковому пути» ОАО «РЖД» (программа «ЕКАСУИ БП») [3].Information about the actual values of lengths, temperatures, number and track coordinates of leveling rails and temporary cuttings is very important for knowing the actual state of the seamless track and checking its compliance with the passport project in order to identify violations of the current track maintenance. The specified information is manually entered into the paper and electronic Journal of accounting for the service and temperature regime of rail lashes (in the distance of the track) and into the centralized computer program "Unified corporate automated infrastructure management system along a seamless track" of JSC "Russian Railways" (program "EKASUI BP") [3 ].

Известны технические решения, направленные на контроль состояния и ремонта мест временного восстановления рельсового плети [4-7]. Естественно, перед ремонтом как правило вручную осуществляется определение координат и длин временных рельсов. Известные технические решения в основном направлены на различные приемы восстановления бесстыковой рельсовой плети путем выполнения сварочных работ. В [7] контроль состояния длинномерного объекта (рельса) предлагается осуществлять путем прокладки вдоль рельса оптоволоконного кабеля, что требует значительных капитальных вложений и удорожает конструкцию рельсового пути.Known technical solutions aimed at monitoring the condition and repair of places of temporary restoration of the rail whip [4-7]. Naturally, before repair, as a rule, the coordinates and lengths of temporary rails are determined manually. Known technical solutions are mainly aimed at various methods of restoring a seamless rail lash by performing welding. In [7], it is proposed to control the state of a long object (rail) by laying a fiber optic cable along the rail, which requires significant capital investments and increases the cost of the rail track design.

Ручное измерение в пути длин уравнительных и временных рельсов на всем протяжении дистанции пути, постоянное отслеживание и ручной ввод всех изменений бестыковых плетей в бумажные и электронные журналы, а также в компьютерную систему «ЕКАСУИ БП» являются трудоемкими задачами. Кроме того, при ручном вводе данных работники допускают ошибки (промахи) и не успевают вовремя вносить все изменения состояния плетей.Manual measurement of the lengths of equalizer and temporary rails along the entire length of the track, constant monitoring and manual entry of all changes in seamless lashes into paper and electronic journals, as well as into the EKASUI BP computer system, are time-consuming tasks. In addition, when manually entering data, employees make mistakes (misses) and do not have time to make all changes in the state of the lashes in time.

Еще одним параметром ж.д. пути, согласно Инструкции [2], является требование, что болтовые стыки обеих рельсовых нитей должны располагаться по наугольнику (друг напротив друга). Забег стыка по одной рельсовой нити относительно стыка другой нити на прямых участках должен быть не более 80 мм.Another parameter of the railway way, according to the Instruction [2], is the requirement that the bolted joints of both rail threads should be located on the square (opposite each other). The run of the joint along one rail thread relative to the joint of another thread in straight sections should be no more than 80 mm.

Для проверки правильности положения противоположных болтовых стыков применяют специальный инструмент наугольник, состоящий из двух неравной длины тонких досок длиной около 1-2 м, скрепленных под прямым углом [2]. Несмотря на то, что в последнее время предложены более современные устройства, например, на основе лазерного излучателя [8], элементы ручной фиксации величины забега стыков, а значит и возможные ошибки субъективного характера, не исключены.To check the correct position of opposite bolted joints, a special square tool is used, consisting of two unequal lengths of thin boards about 1–2 m long, fastened at a right angle [2]. Despite the fact that more modern devices have recently been proposed, for example, based on a laser emitter [8], elements of manual fixation of the value of the run of joints, and hence possible errors of a subjective nature, are not excluded.

Таким образом, для объективной оценки температурно-напряженного состояния бесстыкового пути целесообразно автоматизировать следующие процессы:Thus, for an objective assessment of the temperature-stress state of a seamless track, it is advisable to automate the following processes:

- фиксацию координат болтовых стыков рельсов;- fixing the coordinates of bolted rail joints;

- определение длин уравнительных и временных рельсов в плетях;- determination of the lengths of equalizing and temporary rails in lashes;

- определение величины забега болтовых стыков стыка на одной рельсовой нити относительно стыка другой нити;- determination of the value of the run of the bolted joints of the joint on one rail thread relative to the joint of the other thread;

- внесение массива данных и изменений в Единую корпоративную базу данных «ЕКАСУИ БП» ОАО «РЖД» для решения задач обеспечения устойчивости бесстыкового пути.- introduction of an array of data and changes to the Unified Corporate Database "EKASUI BP" of JSC "Russian Railways" to solve the problems of ensuring the stability of a seamless track.

Известный способ [9] диагностики рельсового пути позволяет магнитным дефектоскопом, установленным на вагоне-дефектоскопе, обнаруживать дефекты и конструктивные элементы рельсов (болтовые и сварные стыки, рельсовые металлические накладки, стрелочные переводы и т.п.). Сигналы от этих элементов и их положение сохраняют в диагностической карте (в виде компьютерных файлов дефектограмм). Используют данные о конструктивных элементах рельсового пути для навигации при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии того же участка рельсового пути. Корректируют диагностическую карту по результатам при многократной УЗ или магнитной дефектоскопии.The known method [9] for diagnosing a rail track allows a magnetic flaw detector installed on a flaw detector car to detect defects and structural elements of rails (bolted and welded joints, rail metal plates, turnouts, etc.). The signals from these elements and their position are stored in the diagnostic map (in the form of computer files of defectograms). Data on the structural elements of the rail track are used for navigation during ultrasonic (US) flaw detection of the same section of the rail track. The diagnostic map is corrected according to the results of multiple ultrasound or magnetic flaw detection.

Известный способ [9], принятый за прототип, позволяет, в том числе, обнаруживать и измерять длины рельсов уравнительных пролетов и мест временного восстановления плети по сигналам дефектоскопии. Однако точность, качество и скорость обнаружения этих рельсов низкая и не удовлетворяет требованиям текущего содержания пути.The known method [9], adopted as a prototype, allows, among other things, to detect and measure the length of the rails of the leveling spans and places of temporary restoration of the lash according to the signals of flaw detection. However, the accuracy, quality and speed of detection of these rails is low and does not meet the requirements of the current track maintenance.

Задачами, решаемыми заявляемым способом, являются автоматизация и повышение точности определения длин и координат рельсов уравнительных пролетов и рельсов в местах временного восстановления плети, т.е. длин рельсов между болтовыми стыками.The tasks solved by the claimed method are the automation and increase in the accuracy of determining the lengths and coordinates of the rails of the leveling spans and rails in places of temporary restoration of the whip, i.e. rail lengths between bolted joints.

Для решения этой задачи в способе определения длин рельсов уравнительных пролетов и мест временного восстановления плети по сигналам дефектоскопии, заключающимся в том, что на рельсовую подвижную единицу устанавливают средства дефектоскопии рельсов, а также системы глобальной спутниковой навигации и относительной навигации с использованием колеса подвижной единицы, перемещают подвижную единицу по рельсовому пути, постоянно зондируют рельсы средствами дефектоскопии, принимают от них ответные сигналы, которые сохраняют в виде дефектограммы рельсового пути совместно с данными систем глобальной и относительной навигации, анализируют сигналы средств дефектоскопии, дополнительно измеряют температуру рельсов в процессе проведения измерений, выделяют и измеряют по дефектограмме длины регулярных объектов рельсовой плети, определяют их усредненное значение, получают поправочный коэффициент как отношение длин измеренного среднего значения к паспортной длине регулярных объектов, с учетом полученного коэффициента и измеренной температуры вычисляют фактические (скорректированные) значения длин уравнительных и временных рельсов плети, а путем сравнения координат сигналов от болтовых стыков на обеих нитках определяют значения забегов стыков на одной рельсовой нитке относительно противоположных стыков на другой нитке.To solve this problem, in the method for determining the lengths of rails of leveling spans and places for temporary restoration of the lash according to flaw detection signals, which consists in the fact that rail flaw detection tools are installed on the rail mobile unit, as well as global satellite navigation and relative navigation systems using the wheel of the mobile unit, moving unit along the track, constantly probe the rails by means of flaw detection, receive response signals from them, which are stored in the form of a defectogram of the rail track together with the data of global and relative navigation systems, analyze the signals of flaw detection tools, additionally measure the temperature of the rails in the process of measurements, isolate and the lengths of regular objects of the rail string are measured by the defectogram, their average value is determined, the correction factor is obtained as the ratio of the lengths of the measured average value to the passport length of regular objects, taking into account the obtained th coefficient and the measured temperature, the actual (corrected) values of the lengths of the leveling and temporary rails of the lash are calculated, and by comparing the coordinates of the signals from the bolted joints on both threads, the values of the runs of the joints on one rail thread relative to the opposite joints on the other thread are determined.

Существенными отличиями заявляемого способа по сравнению с прототипом являются:The essential differences of the proposed method compared with the prototype are:

1. Измерение температуры рельсов в процессе проведения дефектоскопии. Как известно, при изменении температуры происходят заметные изменения линейных размеров металлических изделий, которые весьма ярко проявляются в длинномерных изделиях (в том числе, в ж.д. рельсах). В прототипе вопросы учета температуры при измерениях не рассматриваются, что приводит к снижению точности измерений как координат, так и длин отдельных объектов рельсового пути.1. Temperature measurement of rails during flaw detection. As you know, when the temperature changes, there are noticeable changes in the linear dimensions of metal products, which are very clearly manifested in long products (including railway rails). In the prototype, the issues of taking into account temperature during measurements are not considered, which leads to a decrease in the accuracy of measurements of both the coordinates and the lengths of individual track objects.

2. Выделяют и измеряют по дефектограмме длины регулярных объектов (рельсов стандартной длины 12,5 м в уравнительных пролетах, элементов стрелочных переводов и др.). Как правило, длины регулярных объектов имеют стандартные значения, и их паспортные значения могут быть использованы в целях коррекции возможных погрешностей измерений. В прототипе паспортные значения длин регулярных объектов для повышения точности измерений не используются.2. The lengths of regular objects (rails of a standard length of 12.5 m in leveling spans, elements of turnouts, etc.) are identified and measured according to the defectogram. As a rule, the lengths of regular objects have standard values, and their passport values can be used to correct possible measurement errors. In the prototype passport values of the lengths of regular objects to improve the accuracy of measurements are not used.

3. Путем сравнения координат сигналов от болтовых стыков определяют значения забегов стыков на одной рельсовой нитке относительно противоположных стыков на другой нитке. В прототипе вопросы определения значений забегов противоположных болтовых стыков не рассматриваются.3. By comparing the coordinates of the signals from the bolted joints, the values of the runs of the joints on one rail string relative to the opposite joints on the other thread are determined. In the prototype, the issues of determining the values of the runs of opposite bolted joints are not considered.

4. В прототипе повышение точности измерения координат объектов пути достигается путем фиксации координат болтовых стыков и других объектов при многократном контроле рельсового пути магнитным и УЗ методами дефектоскопии. Такой способ трудоемок и не обеспечивает требуемой оперативности получения результатов. Заявляемый способ обеспечивает получение требуемой точности определения по дефектограмме длин рельсов между стыками при однократном проезде по контролируемому участку пути.4. In the prototype, increasing the accuracy of measuring the coordinates of track objects is achieved by fixing the coordinates of bolted joints and other objects with multiple control of the track by magnetic and ultrasonic methods of flaw detection. This method is time consuming and does not provide the required efficiency in obtaining results. The inventive method provides obtaining the required accuracy of determining the lengths of the rails between the joints from the defectogram during a single passage along the controlled section of the track.

Таким образом существенные отличия заявляемого способа позволяют получить технический результат: повышение точности и достоверности определения длин рельсов уравнительных пролетов и мест временного восстановления рельсовой плети по сигналам дефектоскопии в автоматическом режиме, а также измерение величин забегов противоположных болтовых стыков на двух нитках рельсового пути.Thus, the significant differences of the proposed method make it possible to obtain a technical result: an increase in the accuracy and reliability of determining the lengths of the rails of equalizing spans and places of temporary restoration of the rail lash according to the signals of flaw detection in automatic mode, as well as measuring the values of runs of opposite bolted joints on two threads of the rail track.

Заявляемый способ поясняют следующие графические материалы:The inventive method is explained by the following graphic materials:

Фиг. 1 - фрагмент регистрируемой средством дефектоскопии дефектограммы магнитного канала обеих ниток рельсового пути, где:Fig. 1 - a fragment of the defectogram of the magnetic channel of both threads of the rail track recorded by the flaw detection tool, where:

1 - дефектограмма;1 - defectogram;

2 - сигналы от болтовых стыков;2 - signals from bolted joints;

3 - уравнительный пролет (зона разрядных рельсов);3 - leveling span (discharge rail zone);

4 - место временного восстановления пути (временный рельс или рубка);4 - place of temporary restoration of the track (temporary rail or cabin);

Figure 00000001
- величина забега болтовых стыков левой нитки относительно стыков правой нитки.
Figure 00000001
- the value of the run of the bolted joints of the left thread relative to the joints of the right thread.

Фиг. 2 - алгоритм реализации заявляемого способа.Fig. 2 - algorithm for implementing the proposed method.

Фиг. 3 - распределение длин рельсов (расстояний между болтовыми стыками) на одной из железных дорог России.Fig. 3 - distribution of rail lengths (distances between bolted joints) on one of the Russian railways.

Фиг. 4 - таблица сравнений результатов измерений магнитным методом длин рельсов до и после коррекции.Fig. 4 - table of comparisons of the results of measurements by the magnetic method of rail lengths before and after correction.

Заявляемый способ реализуется в следующей последовательности.The inventive method is implemented in the following sequence.

На подвижную единицу (например, специально оборудованный вагон-дефектоскоп) устанавливают средства дефектоскопии рельсов, а также системы глобальной спутниковой навигации и относительной навигации с использованием колеса подвижной единицы (одометр) (на фиг. не показаны). Подвижную единицу перемещают по рельсовому пути. Результаты работы средства дефектоскопии и соответствующие координаты объектов рельсового пути сохраняются в виде дефектограммы 1 (фиг. 1).On the mobile unit (for example, a specially equipped flaw detector car), means for flaw detection of rails, as well as global satellite navigation and relative navigation systems using the wheel of the mobile unit (odometer) (not shown in Fig.) are installed. The mobile unit is moved along the track. The results of the operation of the flaw detection tool and the corresponding coordinates of the rail track objects are stored in the form of a defectogram 1 (Fig. 1).

Известными способами на дефектограмме 1 определяют сигналы от болтовых стыков 2 (фиг. 1). Для получения максимальной достоверности в общем случае могут быть использованы все доступные методы неразрушающего контроля (ультразвуковые, магнитный, визуальный с помощью видеорегистрации рельсов, вихретоковый методы). Однако это усложняет процедуру распознавания болтовых стыков. Как показывает практика диагностики рельсового пути, для указанных целей наиболее надежным в любых погодных условиях и, одновременно, относительно просто реализуемым, является магнитный метод дефектоскопии рельсов (при движении дефектоскопного средства: магнитодинамический - метод, в зарубежной литературе - метод вытеснения магнитного потока -MFL). Метод заключается в намагничивании сечения (головки) рельса до уровня, близкого к насыщению, и фиксации скользящим по поверхности катания рельса датчиком (или линейкой датчиков) отклонений уровня магнитной индукции при наличии аномалий (дефектов или разрывов сплошности рельса в виде болтовых стыков) в рельсовой плети.Known methods on the defectogram 1 determine the signals from the bolted joints 2 (Fig. 1). To obtain maximum reliability, in the general case, all available methods of non-destructive testing (ultrasonic, magnetic, visual using video recording of rails, eddy current methods) can be used. However, this complicates the procedure for recognizing bolted joints. As the practice of rail track diagnostics shows, for these purposes, the most reliable in all weather conditions and, at the same time, relatively easy to implement, is the magnetic method of rail flaw detection (when the flaw detection tool is moving: magnetodynamic - method, in foreign literature - magnetic flux displacement method - MFL) . The method consists in magnetizing the section (head) of the rail to a level close to saturation, and fixing deviations in the level of magnetic induction in the presence of anomalies (defects or breaks in the continuity of the rail in the form of bolted joints) in the rail whip .

В зоне болтовых стыков (в основном от стыковых зазоров) формируются сигналы характерной формы значительной амплитуды (фиг. 1), которые выделяются с высокой достоверностью на фоне волнообразных сигналов от металлических шпальных подкладок и скреплений рельсов, от сварных стыков рельсов и от мешающих сигналов малой амплитуды из-за микротрещин, смятий, пробуксовок и других поверхностных дефектов рельсов.In the area of bolted joints (mainly from butt gaps), signals of a characteristic shape of significant amplitude are formed (Fig. 1), which stand out with high reliability against the background of wave-like signals from metal sleeper linings and rail fasteners, from welded rail joints and from interfering signals of low amplitude due to microcracks, crushing, slippage and other surface defects of the rails.

Координатную «привязку» (сопоставление сигналов с координатами пути) к рельсовому пути результатов измерений (сигналов дефектоскопии) можно осуществлять с использованием на дефектоскопическом средстве:Coordinate "binding" (comparison of signals with track coordinates) to the rail track of the measurement results (defectoscopy signals) can be carried out using on the flaw detection tool:

1) систем глобальной навигации GPS, ГЛОНАСС, которые дают низкую точность позиционирования дефектоскопического средства (несколько метров при разумных затратах);1) global navigation systems GPS, GLONASS, which provide low positioning accuracy of the flaw detection tool (several meters at a reasonable cost);

2) датчика скорости и одометра, у которых из-за пробуксовок, проскальзывания, износа колеса подвижной единицы (на котором установлен одометр), погрешность фиксации координаты пути может составлять до 10-20%;2) a speed sensor and an odometer, in which, due to slippage, slippage, wear of the wheel of the moving unit (on which the odometer is installed), the error in fixing the path coordinate can be up to 10-20%;

3) километровых и пикетных столбов, отбиваемых сотрудниками дефектоскопического средства, как правило, вручную и дающих погрешность от 0,5 до 3,0 м;3) kilometer and picket poles, beaten off by employees of the flaw detection tool, as a rule, manually and giving an error of 0.5 to 3.0 m;

4) специальных (магнитных или радиоволновых) меток, нанесенных на рельсовый путь и автоматически считываемых дефектоскопическим средством. Этот способ отличают высокая точность определения координаты пути (но только в окрестности меток), а также высокая стоимость подготовительных работ.4) special (magnetic or radio wave) marks applied to the rail track and automatically read by a flaw detection tool. This method is distinguished by the high accuracy of determining the path coordinates (but only in the vicinity of the marks), as well as the high cost of preparatory work.

По мнению авторов, наиболее удобный способ привязки диагностических сигналов к рельсовому пути заключается в использовании конструктивных элементов рельсового пути: болтовых и сварных стыков рельсов, стрелочных переводов, стыковых накладок и др. элементов. Эти объекты хорошо обнаруживаются магнитным методом в автоматическом режиме и оператором визуально.According to the authors, the most convenient way to link diagnostic signals to the track is to use the structural elements of the track: bolted and welded rail joints, turnouts, butt plates, and other elements. These objects are well detected by the magnetic method in automatic mode and visually by the operator.

Последующую привязку к глобальной системе координат осуществляют путем совместного использования данных GPS, ГЛОНАСС и относительной навигации (одометром) с использованием колеса подвижной единицы.Subsequent binding to the global coordinate system is carried out by sharing data from GPS, GLONASS and relative navigation (odometer) using the wheel of the mobile unit.

По координатам болтовых стыков хn (n=1,…, N), определенным вышеизложенным способом, вычисляют длины

Figure 00000002
рельсов как в уравнительных пролетах рельсовых плетей, так и в местах временного восстановления плети (п.2 на фиг. 2):According to the coordinates of the bolted joints x n (n=1, ..., N), determined by the above method, calculate the lengths
Figure 00000002
rails both in equalizing spans of rail lashes, and in places of temporary restoration of the lash (item 2 in Fig. 2):

Figure 00000003
Figure 00000003

С целью минимизации таблицы длин искомых рельсов производят исключение из списка рельсов, попадающих в зоны стрелочных переводов и станционных путей (п.3 на фиг. 2). Стрелочные переводы изготавливают по разным проектам, конструктивно они состоят из нескольких блоков с рельсами разной длины и их учет может усложнить процедуру выявления уравнительных и временных рельсов и измерения их длин. Определение зон стрелочных переводов и станционных путей, осуществляют известным способом [10].In order to minimize the table of lengths of the desired rails, an exception is made from the list of rails that fall into the zones of turnouts and station tracks (item 3 in Fig. 2). Turnouts are made according to different projects, structurally they consist of several blocks with rails of different lengths, and their accounting can complicate the procedure for identifying equalization and temporary rails and measuring their lengths. Determination of zones of turnouts and station tracks is carried out in a known manner [10].

По массиву сигналов на сформированной в процессе диагностики пути дефектограмме 1 (фиг. 1), и определенным по п. 2 алгоритма (фиг. 2) координатам болтовых стыков, определяют регулярные объекты рельсового пути. Приведенное на фиг. 3 распределение расстояний между болтовыми стыками на исследуемом полигоне рельсового пути (протяженностью около 170 км), показывает, что наиболее часто встречаются рельсы длиной 12,5 м и существенно реже - длиной 25 м. Рельсы в местах временного восстановления, в основном, имеют длины от 6 до 12 м и их количество, как и ожидалось, намного меньше, чем рельсы паспортной длины (12,5 м). Учитывая возможные погрешности определения длин рельсов по дефектограмме, задают оценочный диапазон длин регулярных объектов (например, для рельсов 12,5 м оценочный диапазон от

Figure 00000004
до
Figure 00000005
Figure 00000006
).According to the array of signals on the defectogram 1 formed in the process of diagnosing the path (Fig. 1), and the coordinates of the bolted joints determined according to paragraph 2 of the algorithm (Fig. 2), regular objects of the rail track are determined. Shown in FIG. 3, the distribution of distances between bolted joints on the studied polygon of the rail track (about 170 km long) shows that the most common rails are 12.5 m long and much less often - 25 m long. Rails in temporary restoration sites mainly have lengths from 6 to 12 m and their number, as expected, is much less than rails of nameplate length (12.5 m). Taking into account the possible errors in determining the lengths of the rails according to the defectogram, the estimated range of the lengths of regular objects is set (for example, for rails 12.5 m, the estimated range is from
Figure 00000004
before
Figure 00000005
Figure 00000006
).

Определение усредненного значения длин

Figure 00000007
регулярных объектов осуществляют путем анализа всех сигналов от рельсов, длины которых попадают в оценочный диапазон по выражению (п.4 фиг. 2):Determination of the average value of lengths
Figure 00000007
regular objects is carried out by analyzing all signals from the rails, the lengths of which fall into the estimated range according to the expression (item 4 of Fig. 2):

Figure 00000008
Figure 00000008

Используя паспортное значение длин

Figure 00000009
регулярных объектов, получаемых из технической документации на рельсы [2], вычисляют значение поправочного коэффициента
Figure 00000010
, компенсирующего в определенной степени погрешность измерений длин рельсов по дефектограмме (п.5 фиг. 2) и получаем скорректированное значение измеряемой величины по выражению (3):Using the passport value of lengths
Figure 00000009
regular objects obtained from the technical documentation for the rails [2], calculate the value of the correction factor
Figure 00000010
, compensating to a certain extent the error in measuring the lengths of the rails according to the defectogram (item 5 of Fig. 2) and we obtain the corrected value of the measured value by expression (3):

Figure 00000011
Figure 00000011

Возможные отклонения длины рельса

Figure 00000012
от паспортной и измеряемой длины
Figure 00000013
в зависимости от температуры t окружающей среды, учитывается при обработке входного массива данных (см. п. 1 фиг. 2) по формуле:Possible rail length deviations
Figure 00000012
from passport and measured length
Figure 00000013
depending on the ambient temperature t, is taken into account when processing the input data array (see item 1 of Fig. 2) according to the formula:

Figure 00000014
Figure 00000014

где 0.0000118 - коэффициент температурного расширения рельсовой стали, L, m - соответствующая длина рельса, например, L=12,5 м [1].where 0.0000118 is the thermal expansion coefficient of rail steel, L, m is the corresponding rail length, for example, L=12.5 m [1].

Соблюдение допустимого по [2] значения забега

Figure 00000015
стыков на одной рельсовой нитке относительно противоположных стыков на другой нитке осуществляют путем сравнения координат сигналов от болтовых стыков на обеих нитках (фиг. 1). Выполнение этой операции упрощается, так как непрерывную последовательность дефектоскопических сигналов правой и левой ниток пути регистрируют на одной дефектограмме.Compliance with the permissible value of the race according to [2]
Figure 00000015
joints on one rail thread relative to opposite joints on the other thread is carried out by comparing the coordinates of the signals from the bolted joints on both threads (Fig. 1). The performance of this operation is simplified, since a continuous sequence of flaw detection signals of the right and left lines of the track is recorded on one defectogram.

Указанные выше вычисления по выражениям (1) - (4) выполняются на типовых вычислителях (микропроцессорах) (на фиг. не показаны), установленных как на борту дефектоскопического средства, так и в стационарных центрах анализа (расшифровки) дефектограмм.The above calculations according to expressions (1) - (4) are performed on standard computers (microprocessors) (not shown in Fig.) installed both on board the flaw detection tool and in stationary centers for analyzing (decoding) defectograms.

Для проверки предлагаемого способа проанализирован 20-километровый участок бесстыкового пути Северо-Западного региона. Специально разработанное программное обеспечение вагона-дефектоскопа в соответствии с предложенным способом обеспечивает автоматическую обработку сигналов (дефекто-граммы) магнитного канала и формирует список болтовых стыков с их координатами, ниткой пути и длиной рельсов с указанием температуры плети в момент измерения. Результат сравнения измеренных программой длин 30 шт. временных рубок с данными рельсовой книги (ведомости, ведущейся вручную путевыми работниками) представлен на фиг. 4.To test the proposed method, a 20-kilometer section of the seamless track of the North-West region was analyzed. In accordance with the proposed method, the specially developed flaw detector car software provides automatic processing of signals (defectograms) of the magnetic channel and generates a list of bolted joints with their coordinates, track thread and rail length, indicating the temperature of the string at the time of measurement. The result of comparing the lengths measured by the program 30 pcs. temporary felling with data from the rail book (manually maintained by track workers) is shown in Fig. four.

Из-за неизбежных погрешностей измерений путейских координат известными способами, первоначальная ошибка определения длин рубок составила значительную величину (в среднем, ±135 мм на рельсе). Предлагаемый алгоритм (фиг. 2) коррекции измерения длин рельсов позволил уменьшить погрешность измерения в среднем до ±14 мм на рельсе, т.е. в 10 (!) раз (см. фиг. 4 до и после коррекции).Due to the inevitable errors in the measurement of track coordinates by known methods, the initial error in determining the lengths of fellings was significant (on average, ±135 mm on the rail). The proposed algorithm (Fig. 2) for correcting the measurement of rail lengths made it possible to reduce the measurement error to an average of ±14 mm on the rail, i.e. 10 (!) times (see Fig. 4 before and after correction).

Кроме того, в ручной ведомости имеют место ошибки и несовпадения с дефектограммой магнитного канала (фиг. 4), грубые ошибки (промахи) путевых работников. Длина пяти рубок указана в ручной ведомости с явной ошибкой (от 240 до 2225 мм). Не зафиксированы 18 уложенных рубок и указано три лишних (отсутствующих или устраненных) рубки (на фиг. 4 не показаны).In addition, there are errors and discrepancies with the defectogram of the magnetic channel (Fig. 4), gross errors (misses) of track workers in the manual sheet. The length of five cuttings is indicated in the hand list with a clear error (from 240 to 2225 mm). 18 stacked cuttings were not recorded, and three extra (missing or eliminated) fellings were indicated (not shown in Fig. 4).

Таким образом предлагаемый способ позволяет автоматизировать измерение длин временных и уравнительных рельсов с достаточной для практики технического содержания бестыковых плетей точностью, а также исключить грубые промахи ручного ввода данных бесстыкового пути.Thus, the proposed method makes it possible to automate the measurement of the lengths of temporary and equalizing rails with sufficient accuracy for the practice of technical maintenance of jointless lashes, as well as to eliminate gross blunders in manual data entry of a jointless track.

Реализация предлагаемого способа с введением поправочного коэффициента, как видно из фиг. 4, позволяет существенно повысить точность определения координат и длин рельсов уравнительных пролетов и рельсов в местах временного восстановления плети, т.е. длин рельсов между болтовыми стыками.The implementation of the proposed method with the introduction of a correction factor, as can be seen from Fig. 4, allows you to significantly improve the accuracy of determining the coordinates and lengths of the rails of the leveling spans and rails in the places of temporary restoration of the lash, i.e. rail lengths between bolted joints.

Очевидно, что предложенный способ позволяет повысить точность не только искомых рубок, но и координаты любых конструктивных элементов рельсового пути и, что более важно, - координаты обнаруженных в процессе дефектоскопии опасных дефектов рельсов.It is obvious that the proposed method makes it possible to increase the accuracy of not only the desired cuttings, but also the coordinates of any structural elements of the rail track and, more importantly, the coordinates of dangerous rail defects detected during flaw detection.

Внедрение предлагаемого способа практически расширяет область применения вагона-дефектоскопа или диагностического комплекса: с одновременным поиском внутренних и поверхностных дефектов в рельсах дефектоскопическое средство выполняет и измерительные функции, повышающие безопасность движения поездов.The introduction of the proposed method practically expands the scope of the flaw detector car or the diagnostic complex: with the simultaneous search for internal and surface defects in the rails, the flaw detection tool also performs measuring functions that increase the safety of train traffic.

ИсточникиSources

1. Инструкция по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути. Утверждена распоряжением ОАО "РЖД" от 14.12.2012 г. №2544р.1. Instructions for the device, laying, maintenance and repair of a seamless track. Approved by order of Russian Railways OJSC dated December 14, 2012 No. 2544r.

2. Инструкция по текущему содержанию пути. Утверждена распоряжением ОАО "РЖД" от 14.11.2016 г. №2288/р.2. Instructions on the current content of the path. Approved by order of Russian Railways OJSC dated November 14, 2016 No. 2288/r.

3. Система контроля отступлений (несоответствий) в содержании бесстыкового пути и принятии мер в случаях выявления отклонений от паспортных значений в базе Единой корпоративной автоматизированной системы управления инфраструктурой по бесстыковому пути. Утверждена распоряжением ОАО "РЖД" от 19.11.2020 г. №2539/р.3. A system for monitoring deviations (inconsistencies) in the maintenance of a seamless track and taking measures in cases of detection of deviations from passport values in the base of the Unified Corporate Automated Infrastructure Management System along a seamless track. Approved by order of Russian Railways OJSC dated November 19, 2020 No. 2539/r.

4. RU 2643324.4. RU 2643324.

5. RU 2300601.5. RU 2300601.

6. RU 2757644.6. RU 2757644.

7. RU 2676176.7. RU 2676176.

8. RU 101454.8. RU 101454.

9. RU 2521095.9. RU 2521095.

10. RU 2652673.10. RU 2652673.

Claims (1)

Способ определения длин рельсов уравнительных пролетов и мест временного восстановления плети по сигналам дефектоскопии, заключающийся в том, что на рельсовую подвижную единицу устанавливают средства дефектоскопии рельсов, а также системы глобальной спутниковой навигации и относительной навигации с использованием колеса подвижной единицы, перемещают подвижную единицу по рельсовому пути, постоянно зондируют рельсы средствами дефектоскопии, принимают от них ответные сигналы, координаты которых сохраняют в виде дефектограммы рельсового пути совместно с данными систем глобальной и относительной навигации, анализируют сигналы средств дефектоскопии, отличающийся тем, что измеряют температуру рельсов в момент проведения измерений, выделяют и измеряют по дефектограмме длины регулярных объектов рельсовой плети, определяют их усредненное значение, получают поправочный коэффициент как отношение длин измеренного среднего значения к паспортной длине регулярных объектов, с учетом полученного коэффициента и измеренной температуры рельсов вычисляют фактические значения длин уравнительных и временных рельсов плети, а путем сравнения координат сигналов от болтовых стыков на обеих нитках определяют значения забегов стыков на одной рельсовой нитке относительно противоположных стыков на другой нитке.A method for determining the lengths of rails of leveling spans and places for temporary restoration of a lash according to flaw detection signals, which consists in installing means for rail flaw detection, as well as global satellite navigation and relative navigation systems using a wheel of a mobile unit, moving the mobile unit along the rail track , constantly probe the rails with flaw detection tools, receive response signals from them, the coordinates of which are stored in the form of a defectogram of the rail track together with data from global and relative navigation systems, analyze the signals of flaw detection tools, characterized in that they measure the temperature of the rails at the time of measurements, isolate and measure according to the defectogram of the length of regular objects of the rail string, their average value is determined, a correction factor is obtained as the ratio of the lengths of the measured average value to the passport length of regular objects, taking into account the obtained coefficient the actual values of the lengths of the leveling and temporary rails of the lash are calculated, and by comparing the coordinates of the signals from the bolted joints on both lines, the values of the runs of the joints on one rail line relative to the opposite joints on the other line are determined.
RU2022121690A 2022-08-09 A method for determining the lengths of rails of equalizing spans and places of temporary repair of the bar by flaw detection signals RU2785306C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2785306C1 true RU2785306C1 (en) 2022-12-06

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1710640A1 (en) * 1988-11-24 1992-02-07 Самарский институт инженеров железнодорожного транспорта им.М.Т.Елизарова Device for measuring rail section length variations
EP1918172B1 (en) * 2006-10-24 2011-10-12 Salient Systems, Inc. Stress monitoring system for railway rails
RU2454344C1 (en) * 2011-04-28 2012-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр Информационные Технологии" Method of controlling continuous welded rail track rail lengths
RU2521095C1 (en) * 2013-03-27 2014-06-27 Анатолий Аркадиевич Марков Railway line diagnosis method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1710640A1 (en) * 1988-11-24 1992-02-07 Самарский институт инженеров железнодорожного транспорта им.М.Т.Елизарова Device for measuring rail section length variations
EP1918172B1 (en) * 2006-10-24 2011-10-12 Salient Systems, Inc. Stress monitoring system for railway rails
RU2454344C1 (en) * 2011-04-28 2012-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр Информационные Технологии" Method of controlling continuous welded rail track rail lengths
RU2521095C1 (en) * 2013-03-27 2014-06-27 Анатолий Аркадиевич Марков Railway line diagnosis method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2683137C2 (en) Method and apparatus to determine structural parameters of railway track
Mutton et al. Failure modes in aluminothermic rail welds under high axle load conditions
US20170176389A1 (en) Method and system for non-destructive rail inspection
CN105109517A (en) Rail-flaw analyzing method and rail-flaw detecting car
CN103635375A (en) Vision system for imaging and measuring rail deflection
Kurhan et al. The Mathematical Support of Machine Surfacing for the Railway Track
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
Lorente et al. Detection of range-based rail gage and missing rail fasteners: Use of high-resolution two-and three-dimensional images
RU150721U1 (en) SYSTEM OF CONTROL OF DEFORMATION OF RAIL LASHES OF CANDLESS RAILWAY
Šestaková et al. Degradation-prediction models of the railway track quality
Markov et al. Analyzing the development of rail defects based on results of multichannel periodic testing
Ebadi et al. Defect detection of railway turnout using 3D scanning
Papaelias et al. Advanced wayside condition monitoring of rolling stock wheelsets
Boyacioglu et al. Use of NDT inspection data to improve rail damage prediction models
Pacana et al. An analysis of the causes of track twist at high speed of driving
RU2671368C1 (en) Method of magnetic detection of rails regular objects
RU2793171C1 (en) Method for assessment of expansion gaps for rails of a railway track
Rakoczy et al. Railroad bridge condition evaluation using onboard systems
Šestáková et al. The maintenance of the railway superstructure and its influence on the track geometry of regional line
Kaewunruen et al. Rail squats: understand its causes, severity, and non-destructive evaluation techniques
Strach et al. Surveys of geometry of rail track facilities and railway tracks in the infrastructure of rail transport
Hamarat et al. Railway turnouts and inspection technologies
Bhardwaj et al. Railroad track irregularities position accuracy assessments using low-cost sensors on a hi-rail vehicle
RU2617319C1 (en) Method to monitor temperature mode of operation of continuous welded railroad track
Yussob et al. Study of Track Quality Index (TQI) by using EM140 and KRAB 10 for Electrified Double Track Project (EDTP) Gemas to Johor Bahru