Важнейшим фактором, влияющим на обеспечение безопасности движения поездов в путевом хозяйстве железных дорог, является своевременный контроль состояния рельсов средствами дефектоскопии.
Действующая классификация предусматривает 36 разновидностей дефектов рельсов, 22 из которых в виде изломов, усталостных трещин, расслоений являются опасными для движения поездов и требуют немедленной замены [46].
Неразрушающий контроль рельсов представляет собой трехуровневую систему: средства первичного сплошного контроля (дефектоскопные автомотрисы, и двухниточные съемные дефектоскопы); средства вторичного сплошного контроля (вагоны-дефектоскопы); средства локального контроля (переносные дефектоскопы для контроля сварных стыков, однониточные съемные дефектоскопы для контроля стрелочных переводов, выборочного контроля по показаниям дефектоскопных автомотрис и вагонов-дефектоскопов).
Контроль рельсов на рельсосварочных поездах предусматривает проведение входного контроля, пооперационного контроля, приемочного контроля рельсов после обработки стационарными и переносными дефектоскопами.
11.7.1. Методы дефектоскопии
Для контроля рельсов применяют акустические (ультразвуковые) и магнитные методы дефектоскопии.
Механические упругие колебания среды с частотой больше 20 кГц называют ультразвуковыми. В дефектоскопии рельсов используют свойство ультразвука практически полностью отражаться от границы стали с воздухом или воздуха с водой. При контроле рельсов используют ультразвуковые колебания с частотой 2,5 МГц. Для возбуждения и регистрации ультразвуковых колебаний такой частоты применяют пластины из материала, обладающего пьезоэлектрическими свойствами, – титаната бария.
Пьезоэлектрическими преобразователями-резонаторами (сокращенно – ПЭП) (рис. 11.22) ультразвуковые колебания возбуждаются или регенерируются в металле, если между преобразователем и металлом обеспечен акустический контакт, обуславливающий передачу ультразвуковых колебаний из преобразователя в металл и обратно. Ультразвуковые волны – механические возмущения (деформации), при распространении которых в упругом теле частицы среды не переносятся, а лишь совершают колебания относительно точки равновесия.
При ультразвуковой дефектоскопии в зависимости от признака обнаружения дефекта в основном применяют три метода: теневой, зеркально-теневой и эхо-метод (рис. 11.23). По теневому методу (а) признак обнаружения дефекта – уменьшение интенсивности (амплитуды) ультразвуковой волны, прошедшей через изделие от излучающего искателя И к приемнику П. По зеркально-теневому методу (б) признак обнаружения дефекта – уменьшение интенсивности (амплитуды) отраженной от противоположной поверхности изделия (например, подошвы рельса) ультразвуковой волны, излучаемой искателем И и принимаемой искателем П. Противоположную поверхность, зеркально отражающую ультразвук, называют донной поверхностью, а отраженный от нее импульс-донным импульсом, По эхо-методу (в) признаком обнаружения дефекта является прием искателем П эхо-импульса, отраженного от данного дефекта.
Функциональная схема зеркально-теневого дефектоскопа (канала) приведена на рис. 11.24. Генератор Г вырабатывает импульсы электрических колебании; искатель I преобразует электрические колебания в ультразвуковые и излучает их в контролируемый рельс. Ультразвуковой импульс, отразившись от противоположной поверхности рельса (подошвы) – донной поверхности, воспринимается тем же искателем и преобразуется в импульсы электрических колебаний. Этот импульс (донный импульс) усиливается в приемнике Пр. В момент излучения зондирующий импульс с генератора Г поступает на вход каскада временной задержки ВЗ.
Каскад ВЗ на своем выходе вырабатывает импульс, сдвинутый во времени по отношению к зондирующему импульсу. В каскаде ВЗ происходит задержка импульса на некоторое время задержки, устанавливаемое ручкой Т. Импульс с выхода каскада ВЗ подается на генератор строб-импульса (генератор селектирующего импульса).
В момент поступления задержанного импульса этот генератор вырабатывает импульс прямоугольной формы, используемый в последующем для выделения (селектирования) нужных эхо-сигналов и называемый поэтому селектирующим импульсом, или строб-импульсом. Строб-импульс подается на вход каскада совпадений КС. На индикатор И с выхода каскада совпадений будут поданы те из донных импульсов, с которыми совмещен во времени строб-импульс. Поворачивая ручку Т в каскаде временной задержки, совмещают строб-импульс с соответствующими донными импульсами. Время задержки строб-импульса при настройке на один и тот же донный импульс зависит от высоты (типа) рельса. Индикатор И срабатывает при уменьшении амплитуды донного импульса до определенного значения, чувствительность дефектоскопа настраивается по имитатору дефектов ручкой «чувствительность» (Ч). Искатель II применяется в системе «калибр» для контроля зоны болтовых отверстий.
Функциональная схема эхо-импульсного дефектоскопа (канала) приведена на рис. 11.25, а. Из совокупности импульсов на выходе приемника (точка 2) на индикаторы поступят лишь те из них, которые совпали по времени со строб-импульсом, вырабатываемым генератором стробирующих импульсов ГСИ. Начало строб-импульса, а следовательно, глубина h начала контролируемого слоя определяется длительностью импульса t3, на выходе каскада временной задержки ВЗ. Глубина h связана с временем t3 соотношением 
, где С - скорость распространения ультразвука; а – угол ввода луча.
Для контроля рельса, начиная от поверхности (h= 0), необходимо, чтобы время задержки стробирующего импульса было равно времени прохождения ультразвука в призме искателя, т.е. t3=2tn. Длительность tc строб-импульса определяет размер контролируемого слоя Н:
. (11.19)
Меняя длительность строб-импульса, можно изменять размер контролируемого слоя, а при t3=2tn – глубину контроля.
Координаты отражающей поверхности в контролируемом слое определяют глубиномером. Сварные стыки контролируют наклонными искателями, которые перемещают вручную по периметру рельса в зоне сварки. Основной металл головки по всей длине рельса проверяют наклонным искателем с углом ввода луча α = 60°. Искатель перемещают вдоль рельса по поверхности катания над шейкой.
Для выявления поперечных трещин в головке рельсов искатель поворачивают относительно продольной оси рельса на угол γ = 35°, При этом дефекты обнаруживаются лучом, отраженным от нижней поверхности головки рельса (рис. 11.25, в).
Принципы формирования сигналов ультразвукового контроля в современных дефектоскопах и особенности их расшифровки рассмотрим на примере дефектоскопа сплошного контроля Авикон-01МР.
Контроль сечения рельса с помощью прямого преобразователя (каналы 0 и 1). Преобразователь 1 (рис. 11.26) представляет собой раздельно-совмещенный ПЭП. Осуществляет контроль головки, шейки и подошвы рельса и реализует зеркально-теневой и эхо-методы контроля.
Канал 0 выделяет донные сигналы и реализует зеркально-теневой метод контроля. Канал 1 фиксирует эхо-сигналы от возможных дефектов по высоте рельса во временной зоне, охватывающей практически всю высоту рельса (а).
Каналы контроля головки рельса эхо-методом наклонными преобразователями (канал 2 «наезжающий», канал 3 «отъезжающий»). Осуществляют контроль рабочей грани головки рельса и реализует эхо-метод контроля. Угол ввода ультразвуковых колебаний составляет 58 градусов, угол разворота 34 градуса в сторону рабочей грани (б).
Каналы контроля головки рельса зеркальным методом наклонными преобразователями (канал 4 «наезжающий», канал 5 «отъезжающий»). Осуществляют контроль рабочей грани головки рельса совместно с каналами 2 и 3. Работают только на прием переотраженных от зеркальной плоскости поперечной трещины эхо-сигналов и реализуют зеркальный метод контроля. Угол приема ультразвуковых колебаний составляет 58°, а угол разворота оси приема ПЭП 34° в сторону рабочей грани (в).
Каналы контроля шейки и подошвы рельса наклонными ПЭП (каналы 6 и 8 «наезжающие», каналы 7 и 9 «отъезжающие»). Реализуют эхо-метод контроля и осуществляют контроль шейки и подошвы (в проекции шейки) рельса в двух временных зонах. Контроль зоны шейки рельса осуществляется каналами 6 «наезжающий» и 7 «отъезжающий» при одной чувствительности, а зона подошвы каналами 8 «наезжающий» 9 «отъезжающий» при более высокой чувствительности. Угол ввода ультразвуковых колебаний составляет 45° (г).
Для наблюдения результатов прозвучивания рельсов используют развертки принимаемых сигналов, позволяющие распознать дефект и определить его локализацию (рис. 11.27).
Развертка типа “А” позволяет наблюдать амплитуду, форму и временное положение эхо-сигнала от отражателя в изделии в каждый момент времени, но не позволяет проследить изменение этих параметров при перемещении преобразователя.
При ультразвуковом контроле железнодорожных рельсов, для регистрации информации используют представление сигналов на развертке типа "В".
"В" развертка – это изображение эхо-сигналов в виде точек с координатами: по оси Y - амплитуда эхо-сигнала, а по оси X перемещение (путь ПЭП) на поверхности контролируемого изделия (при постоянной скорости движения ПЭП координата Y пропорциональна времени). Эхо-сигналы в этих координатах отображаются в виде точек (яркостных пятен). При таком представлении эхо-сигнала теряется информация об амплитуде и форме сигнала, но отображение более наглядно представляет взаимное расположение отражателей в контролируемом изделии.
11.7.2. Съемные и переносные дефектоскопы
Эти дефектоскопы предназначены для обнаружения дефектов в обеих нитях железнодорожного пути по всей длине и сечению рельсов за исключением перьев подошвы и зон шейки над и под болтовыми отверстиями ультразвуковыми пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП), при сплошном контроле со скоростью до 4 км/ч, выборочного ручного контроля отдельных сечений рельсов ручными ПЭП, а также определения координат обнаруженных дефектов и амплитуд сигналов от них.
На сети ОАО «РЖД» находят все большее применение современные модели съемных дефектоскопов: АДС-02, АВИКОН-01МР и РДМ-2 и их новые модификации Авикон-11, РДМ-33 (см. табл. 11.3). Дефектоскоп АВИКОН-01МР (рис. 11.28) монтируется на тележке 11, которая предназначена для размещения электронного блока 10 при работе дефектоскопа на линии, перемещения и центрирования искательных систем – блоков резонаторов 9 на рельсах в процессе работы дефектоскопа.
Несущим узлом дефектоскопной тележки является сварная трубчатая ферма 11 с кронштейнами для крепления колес и ручками 2 для переноски двумя операторами. На трубчатой ферме размещены: подъемное устройство 7; центрирующие механизмы 15; два бачка для контактирующей жидкости 14, ящик (для аккумуляторных батарей) 6; ящик (для инструмента и принадлежностей) 12; четыре пластмассовых колеса 5, очистительные устройства 1; тормозное устройство 4; флажок 3; два пульта подключение ручных искателей 13, регистратор 16 и четыре блока преобразователей (по два на каждую рельсовую нить) 9 с кабелями 8; комплект инструмента и принадлежностей для измерения и маркировки дефектов, ограждения дефектоскопа и опасных мест в пути.
Контроль каждой нити железнодорожного пути осуществляется двумя блоками резонаторов (преобразователей) БР1 и БР2, прозвучивающих зоны головки, шейки и подошвы (за исключением перьев подошвы) рельса под различными углами по различным схемам прозвучивания.
Новая модификация дефектоскопа АВИКОН-11 позволяет вести расшифровку результатов контроля непосредственно в пути, с уточнением характеристик дефектов с развертками типа “A” и “В”, при движении дефектоскопа, имеет расширенный набор сервисных функций, дополнительно применяется зеркальный метод контроля.
Дефектоскоп РДМ-22 также используется для сплошного, при движении со скоростью до 4 км/ч, и выборочного контроля рельсов вручную.
Основная схема прозвучивания для сплошного контроля обеих нитей пути предусматривает по восемь каналов прозвучивания для каждой нити и реализацию на их основе девяти информационных каналов. При этом восемь информационных каналов используют эхо-метод и один информационный канал – зеркально-теневой метод (ЗТМ). Каждому каналу прозвучивания присвоен условный номер канала (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) в соответствии с рис. 11.29.
На основе данной схемы прозвучивания реализуются два основных режима сплошного контроля рельсов оператором дефектоскопа при использовании им звуковой и световой системы сигнализации дефекта. Первый режим используется для контроля рельсов на участках пути вне зон стыков с болтовыми отверстиями, второй – на участках пути в зоне стыков с болтовыми отверстиями. Предусмотрена непрерывная регистрация результатов контроля в виде дефектограмм проконтролированных участков.
Основные характеристики некоторых применяемых на железных дорогах России съемных дефектоскопов сплошного контроля приведены в табл. 11.3.
С целью комплексной оценки состояния пути разработан дефектоскоп-путеизмеритель системы «СПРУТ» (УДС-106Т). Он позволяет производить сплошной контроль дефектов при непрерывном движении со скоростью до 5 км/ч, выборочный контроль дефектов, а также измерение ширины колеи и взаимного положения рельсов по уровню с привязкой результатов контроля к положению вдоль пути. Записанная информация может выводиться на ПЭВМ для анализа.
Для выборочного контроля рельсов в стесненных условиях и элементов стрелочных переводов применяются однониточные переносные дефектоскопы УРДО-3, УДС1-РДМ-1,УДС1-РДМ-1М. Например, дефектоскоп УДС-1-РДМ-1М предназначен для вторичного ультразвукового контроля эхо-импульсным и зеркально-теневым методами одной нити железнодорожного пути, а также для контроля рельсов соединительных путей, остряков и рамных рельсов стрелочных переводов. Содержит три независимых дефектоскопических канала, два из которых работают с наклонными пьезопреобразователями для обнаружения внутренних дефектов в головке рельса эхо-методом, и один – с раздельно-совмещенным преобразователем для обнаружения дефектов в шейке рельса (эхо и зеркально-теневом методе). Сигнализация о наличии дефектов – звуковая на головные телефоны, а индикация глубины залегания дефектов в миллиметрах на светодиодном индикаторе.
Дефектоскоп состоит из штанги, на которой монтируется бак для контактирующей жидкости, блок пьезоэлектрических преобразователей и электронный блок с рукояткой, в которой размещены аккумуляторы. Конструкция штанги позволяет отрегулировать высоту дефектоскопа, удобную для оператора.
Дефектоскопы для вторичного выборочного контроля рельсов и дефектоскопии сварных швов.
Дефектоскопы РДМ-3, РДМ-33, Авикон-02 и Пеленг применяемые на железных дорогах предназначены для выявления эхо-методом, теневым методом, зеркально-теневым методом, эхо-зеркальным методом ультразвукового контроля внутренних дефектов (трещин, пор, расслоений, непроваров, шлаковых включений и т.п.) в сварных соединениях из сталей и сплавов, выполненных электродуговой, газовой, термитной и стыковой сваркой оплавлением (табл. 11.3). Содержит два независимых дефектоскопических канала. Контроль сварного шва ведется по всему периметру ручным искателем.
При наличии в них электронно-лучевой трубки и дополнительных устройств измерения и индикации дефектов позволяют проводить более качественный вторичный контроль по показаниям вагонов и автомотрис, устанавливать степень развития дефектов. Индикация осциллограмм контроля, номера канала, режима работы и измерения, установленного усиления приемника, (дБл), угла ввода УЗК, положения метки глубиномера, (мкс), или координат дефекта, (мм), производятся на экране электронно-лучевой трубки или жидко-кристаллическом экране. Возбуждение и прием ультразвуковых колебаний, например, в дефектоскопе АВИКОН-02Р, осуществляется посредством ручных ПЭП или резонаторов. Для уточнения координат дефектных сечений рельсов, представленных по показаниям мобильных средств дефектоскопии к вторичному контролю, в комплекте дефектоскопа предусмотрено наличие двух блоков резонаторов БР1 и БР2, позволяющих повторить схему прозвучивания мобильного средства. Информацию о параметрах настройки дефектоскопа и о дефекте изображается на жидко-кристаллическом экране рис. 11.30 дефектоскопа.
Отличительными особенностями дефектоскопа являются:
– полуавтоматическая настройка чувствительности по эталонному отражателю;
– предварительная запись настроек в память дефектоскопа;
– хранение в памяти дефектоскопа типовых вариантов методов контроля, используемых при контроле рельсов, электроконтактных и алюмино-термитных сварных стыков рельсов;
– запись в протокол контроля изображения с экрана дефектоскопа с сигналами от дефекта в виде "стоп-кадра" и огибающей амплитуд сигналов от дефектов;
– изображение дефектов в контролируемом сечении в виде В-развертки;
– передача данных на персональный компьютер (ПК);
– формирование протоколов контроля на ПК с возможностью их распечатки на принтере;
Таблица 11.3
Основные технические характеристики дефектоскопов вторичного контроля и дефектоскопов для контроля сварных стыков
| Тип дефектоскопа | АВИКОН-02Р | РДМ-33 | Пеленг |
| Тип индикатора | ЖКД | ЖКД или ЭЛД | |
| Размер индикатора | 320х240 пк | 320х240 пк | 240 х 128 пк |
| Углы ввода ПЭП, º | 0-70 | 0-70 | |
| Частота УЗК, МГц | 2,5 | 2,5 | |
| Максимальная глуби-на прозвучивания, мм | до 230 | до 600 | до 210 |
| Диапазон регулировки усиления, дБ | 0-80 | 0-84 | 0-80 |
| Дискретность регулировки усиления, дБ | |||
| Длительность развертки, мксек | 35-250 | ||
| Мертвая зона для ПЭП с углом ввода, мм, не более: от 40º до 50º-58º от 65º до 70º | |||
| Минимальный условная протяженность выявляемого дефекта, мм | |||
| Методы прозвучивания | ЗТМ, ЭМ | ЗТМ, ЗМ, ЭМ, ТМ | ЗТМ, ЗМ, ЭМ |
| Масса, кг | 2,1 | 2,3 | |
| Диапазон рабочих температур ºС | -20 ÷ +50 | -40 ÷ +50 | ЭЛД - (-20 ÷ +50) ЖКД - (-10 ÷ +50) ЖКД - (-30 ÷ 50)* |
| Потребляемый ток, а | 0,2 | 0,5 | 0,5 |
| Время работы от одной зарядки, час | ЭЛД - 7; ЖКД - 8 | ||
| Габариты ЭБ, мм | 280х200х80 | 250х210х100 | 165х265х60 |
| Наличие В-развертки | + | + | + |
Обозначения: 1. ЖКД – жидкокристаллический дисплей; 2. ЭЛД – электролюминесцентный дисплей; 3. ЦД – цифровой дисплей;
4. ЗТМ – зеркально-теневой метод контроля; 5. ЭМ – эхо-метод контроля
– зависимость частоты тона звукового индикатора от значения превышения амплитудой эхо-сигнала порогового уровня дефектоскопа;
– запись в память дефектоскопа голосового комментария при записи результатов контроля.
Кроме традиционной, для ручных дефектоскопов, развертки типа А, в дефектоскопе АВИКОН-02 предусмотрена возможность отображения на ЖКД сигналов контроля на координатной плоскости «время распространения ультразвуковых колебаний в контролируемом изделии – время перемещения ПЭП по поверхности сканирования (или путь перемещения ПЭП)», т. е. развертки типа «В». При реализации развертки типа «В» на указанной координатной плоскости все эхо-сигналы, превышающие по амплитуде порог срабатывания звукового индикатора (АСД), отображаются в виде яркостной отметки (на ЖКД в виде темной точки), что позволяет более точно идентифицировать местоположение дефектного участка, обнаруженного мобильным средством, путем сопоставления дефектограмм. При контроле сварных стыков и отдельных сечений рельсов, возможно, более достоверно оценить наличие дефекта в изделии даже при наличии мешающих отражений и шумов.
11.7.3. Мобильные средства дефектоскопии
Мобильные средства дефектоскопии автомотрисы, вагоны автомобили на комбинированном ходу производят контроль рельсов на скорости до 70 км/ч.
Автомотриса дефектоскопная предназначена для сплошного контроля головки, шейки и ее проекции на подошву рельсов при скорости 5-40 км/ч и температуре окружающей среды от –30 до +40°С в совмещенном режиме с использованием эхо-импульсного и зеркально-теневого метода контроля при контактном способе ввода ультразвуковых колебаний и магнитно-динамического метода контроля и до 70 км/ч при магнитном контроле. Контакт обеспечивается путем подачи воды под систему, при отрицательных температурах вода и система подогреваются.
Конструктивное исполнение автомотрисы показано на pис. 11.31. Следящая система 2 обеспечивает проход «мертвого» пространства крестовин стрелочных переводов в рабочем положении до 40 км/ч, в транспортном положении – до 80 км/ч. Максимальный габарит следящей системы не выходит, за пределы тени гребней колесных пар.
Конструкция искательной лыжи обеспечивает крепление блоков ПЭП, реализующих схему прозвучивания для выявления дефектов (рис. 11.32), слежение за рабочей 
поверхностью рельса во всех диапазонах допустимого износа и подуклонки, и имеет подвод контактирующей жидкости (воды) и размещение искателя магнитного контроля. Зимой вода подогревается.
С типового датчика, связанного с колесной парой, на вход блока синхронизации дефектоскопа «ЭХО-КОМПЛЕКС» поступают импульсы синхронизации, скважность и частота которых линейно зависят от скорости движения. Импульсы синхронизации запускают генераторы, вырабатывающие импульсы напряжения высокой частоты – зондирующие импульсы, которые преобразуются пьезоэлектрическими преобразователями в импульсы УЗК и излучаются при движении автомотрисы в рельсы левой и правой нити железнодорожного пути.
Импульсы УЗК, отраженные от различных неоднородностей в металле рельса (дефекты, стыки, болтовые отверстия и т. п.) или от подошвы рельса, преобразуются этими же преобразователями в электрические импульсы, усиливаются и подаются на дальнейшую обработку и регистрацию в регистрирующий комплекс «КРУЗ-М».
Автомотриса оснащена намагничивающей рельсы системой из двух электромагнитов на осях неприводной тележки и магнитной лыжей, на которую устанавливается искательное устройство в виде индукционной катушки, реагирующей на изменения магнитного поля рельсом.
Магнитный метод является скоростным методом дефектоскопии рельсов в пути. Максимальная рабочая скорость его при существующей конструкции и параметрах дефектоскопной аппаратуры – 70 км/ч. Дефектоскоп при этом выявляет внутренние поперечные трещины, поражающие свыше 25% площади сечения головки и залегающие на глубине 5-6 мм от поверхности катания, а также продольные горизонтальные и вертикальные трещины, как выходящие на поверхность, так и внутренние, расположенные на глубине до 4-5 мм от поверхностей катания. Не выявляются дефекты в болтовых стыках в пределах металлических накладок, в шейке и подошве рельсов и в сварных стыках, за исключением сильно развитых поперечных трещин усталостного характера. Магнитный способ определения дефектов применяется на участках, где затруднена работа ультразвуковых средств контроля из-за отсутствия акустического контакта и при низких отрицательных температурах.
Принцип действия магнито-динамической системы контроля представлен на рисунке 11.33, а. При намагничивании рельсов в движении постоянным магнитным полем в них возникают вихревые токи и дефекты выявляются при одновременном действии двух физических факторов: изменения намагниченности (магнитного потока) в зоне дефекта и плотности вихревых токов, обтекающих трещину. На поверхности рельса в зоне дефекта появляется местное изменение магнитодинамического поля, которое называется магнитодинамическим полем дефекта. Дефектоскоп (вагон или автомотриса) оснащен искательным устройством индукционного типа в виде одиночной катушки, реагирующей на изменение продольной составляющей магнитного поля над рельсом. При движении в искателе наводится э.д.с. в виде отдельных импульсов (сигналов), которые имеют различные значения, длительность и форму. Осциллограммы расшифровывают при визуальном просмотре; разделяют их по некоторым характерным признакам формы на сигналы от дефектов и от поверхностных повреждений, определяют путевые координаты дефектов.
Постоянный электрический ток, проходя по обмоткам, создает в сердечниках постоянный магнитный поток:
, (11.20)
где IH – ток в электромагните; w – число витков в катушке; RM –магнитное сопротивление цепи (сердечников, воздушных зазоров, межполюсного участка рельса).
Искательное устройство дефектоскопа (рис. 11.33, б) состоит из индукционной катушки и лыжи, при помощи которой катушка ставится на поверхность катания головки и перемещается вдоль рельса. Индукционная катушка вставляется в корпус 4, укрепленный в лыже 3. Одним концом лыжа крепится на оси 2, закрепленной в параллельных связях 1.
Для обработки и регистрации сигналов от дефектов автомотрисы и вагоны оборудованы аппаратно-программными комплексом на базе ПЭВМ, который предназначен для снятия сигнала с магнитных датчиков и сохранения его на магнитном носителе в цифровом виде.
Комплекс обеспечивает: контроль поступающего сигнала на мониторе; автоматический подсчет координаты (компьютерный отметчик) с возможностью коррекции; просмотр сигналов от дефектов в любом масштабе (увеличение); автоматический поиск сомнительных мест; введение базы данных по найденным дефектам и архива по всем проездам вагона-дефектоскопа.
Следящая система, являющаяся составной частью автомотрисы, обеспечивает центрирование преобразователей по оси симметрии рельса, слежение за поверхностью рельса, а также перемещение ультразвуковых преобразователей и приемной индукционной катушки по прямым и кривым участкам пути и стрелочным переводам.
Всего в дефектоскопе автомотрисы формируется двенадцать каналов (десять ультразвуковых и два магнитных), подключаемых к персональным компьютерам.
Другим видом мобильных средств дефектоскопии являются совмещенные вагоны-дефектоскопы дорожного подчинения. Вагоны одновременно используют магнитный и ультразвуковой принципы контроля рельсов, что позволяет существенно повысить качество контроля и обеспечить выявление практически всех опасных дефектов в рельсах во всем диапазоне температур их эксплуатации (за исключением перьев подошвы) при скоростях до 65 км/ч.
Современные модификации совмещенных дефектоскопов ВД-1МТ и ВД-1МТ 5К изготавливаются на базе пассажирских вагонов производства ОАО «Тверской вагоностроительный завод». Внутри вагон разделен на бытовую часть (купе, кухня, санузел и т.д.) и операторную часть с рабочими местами операторов, осуществляющих управление измерительным комплексом. Вагон имеет измерительную тележку, расположенную под пролетной частью кузова. Оборудование тележки – искатели с установленными на них ПЭП входят в состав ультразвукового дефектоскопа «ЭХО-КОМПЛЕКС» с регистрирующим комплексом «КРУЗ-М». Кроме того, тележка оборудуется намагничивающей системой, индуцирующей при движении вагона вихревые токи в рельсах, и индуктивными датчиками. В качестве намагничивающей системы используются катушки электромагнитов, которые через подшипниковые узлы устанавливаются на осях колесных пар. Для исключения проворачивания корпуса катушек соединяются с рамой тележки реактивными тягами.
Вагоны-дефектоскопы ВД-1МТ 5К начали оснащаться универсальным интеллектуальным дефектоскопом «Синтез». Дефектоскоп оснащен новым аппаратно-программным комплексом, который позволяет производить автоматическую расшифровку результатов проезда, хранить результаты измерения в единой базе данных, отображать полную А-развертку по всем каналам в режиме реального времени. Кроме того, система позволяет в режиме реального времени отображать данные, полученные другими системами диагностики пути и сохранять их в режиме реального времени.
Дефектоскопная тележка (рис. 11.34) монтируется на раме 8, прикрепленной через кронштейны 9 к нижним балкам кузова 1 вагона. Тележка содержит две одноосных ходовых тележки 11, которые подвешены на раме 8 через пневмоцилиндры 6 их подъема и опускания и пружины 5, которые находятся в растянутом состоянии и способствуют быстрому подъему тележки в транспортное положение при возникновении аварийных ситуаций. Параллелограммные механизмы с тягами 10 позволяют одноосным тележкам перемещаться по неровностям пути с рабочей скоростью вагона-дефектоскопа. Цепи 7 служат для исключения проваливания тележек в пространство между рельсами в случае их схода, что обеспечивает необходимый уровень безопасности движения.
Через кронштейны 12 и шарнирные узлы 13 и 20 на одноосные ходовые тележки жестко опираются правая и левая продольные балки 14 с размещенным на них дефектоскопным оборудованием и системой подачи воды к блокам искателей. Лыжи 18 подвешиваются через пружинные устройства 16 и вертикальные направляющие 15 на продольных планках 17. При опущенной на рельсы тележке лыжи опускаются пневмоцилиндрами 19. При движении вода подается непосредственно под контактные поверхности блоков искателей, а лыжи 18 не касаются рельсов, что способствует уменьшению их износа. Применение чувствительной системы магнитных датчиков и совершенной системы обработки сигналов позволило использовать остаточное намагничивание тележки без применения электромагнитов. Основные технические характеристики мобильных средств скоростного контроля рельсов приведены в табл.11.4.
