Аналіз можливості використання пристрою для контролю стану рейки із нестандартним встановленням сканеру

Анотація

На даний момент потяги є одним із найшвидших та найпотужніших засобів транспортування та пересування по суші, який відіграє значну роль у сталому економічному розвиткові сучасного світу. Для використання вказаного транспорту потрібно забезпечити безперебійне та надійне пересування потягів по якісно вкладеним та надійним коліям. Залізничні колії необхідні для руху поїздів, і складаються з рейок, опор, шпал і дорожнього полотна для розподілу навантаження поїзда. Рейки постійно підлягають дії пошкоджуючих факторів – тертя об колеса потягів, дій ваги потягів та погодних факторів. Ці фактори суттєво впливають на максимально можливий термін експлуатації як рейкового, так і рухомого складу. Рейки постійно піддаються дії навантаження внаслідок тертя об колеса поїзда, теплової зміни довжини, а також дефекти рейки можуть виникати через корозію, викликану зовнішнім середовищем чи пошкодження під час виробництва або експлуатації (механічним чи термічним).

Саме тому в даній роботі  було розглянуто можливість застосування пристрою для контролю стану рейки із нестандартним (боковим) встановленням п’єзоелектричного датчика. Застосування даного сканеру спрямоване на зменшення ризиків використання на залізничних шляхах однониткових дефектоскопів, що мають систему фіксації на рейці у вигляді двох реборд. Також використання зазначеного пристрою дає змогу отримати новий кваліфікаційний критерій цілісності рейки, яка розміщена у залізничному полотні, а саме наявність сигналу від протилежної грані головки рейки, котрий окрім можливого виявлення дефекту 30В.1-2(ГД) або 113 дає змогу також реєструвати розвинені дефекти шийки рейки, що переходять у її головку і реалізується шляхом прозвучування головки рейки  лінійної ділянки колії у поперечному напрямі (від робочої до неробочої грані).

Було досліджено особливості використання круглих ультразвукових перетворювачів різних частот, що показало неможливість використання перетворювачів частотою 10 МГц. Під час проведення дослідів було виконано серію із 50 вимірювань – по 10 на кожен із 5 застосовуваних датчиків. Товщина рейки у точці встановлення складала 71 мм. Вимірювання виконувались на 10 різних точках рейки Р-50 у 10 різних точках робочої грані головки рейки, де вимірювались умовні значення підсилення, що досягається при перетині донним сигналом рівня 50% висоти екрану та товщина головки рейки (її глибина).

У роботі представлені статистичні результати оцінки отриманих експериментальних значень товщини рейки та відповідних їм рівнів підсилення — отримані чисельні значення експериментів було оцінено шляхом встановлення відповідності розподілу у тестових групах нормальному законові із використанням методу Шапіро-Вілка та графічного аналізу, із подальшим статистичним аналізом із використанням параметричного методу — t-критерію Стьюдента. Проведений аналіз показав можливість отримання бажаних результатів (а саме сигналу від протилежної сторони головки рейки) та використання такого встановлення сканеру для виявлення дефектів             30В.1-2(ГД) або 113 по європейському стандартові. Було виявлено наявність статистично значимих відмінностей при проведені контролю датчиками різної частоти та різними датчиками однієї частоти (що актуально лише для 5 МГц). Визначена різниця між максимальним і мінімальним середнім у тестові групі виміряним значенням товщини рейки склала 0,06 мм, а між рівнями підсилення – 17 дБ.