.jpg/1280px-Sperry_Rail_Service_141_E.B._Jackson_(2806998029).jpg)
Инспекция рельсов — это практика проверки рельсовых путей на наличие дефектов, которые могут привести к катастрофическим отказам. По данным Управления анализа безопасности Федерального управления железных дорог США [1] , дефекты путей являются второй по значимости причиной аварий на железных дорогах в США. Основная причина железнодорожных аварий связана с человеческим фактором . Вклад неверных управленческих решений в железнодорожные аварии, вызванные нечастым или недостаточным осмотром рельсов, значителен, но не сообщается FRA, только NTSB. Каждый год североамериканские железные дороги тратят миллионы долларов на проверку рельсов на наличие внутренних и внешних дефектов. Методы неразрушающего контроля (NDT) используются в качестве превентивных мер против отказов путей и возможного схода с рельсов.
Первые проверки рельсов проводились визуально и с помощью метода Oil and Whiting (ранняя форма контроля проникающей жидкостью). Многие источники ссылаются на то, что необходимость в более качественном осмотре рельсов возникла после схода с рельсов в Манчестере, штат Нью-Йорк , в 1911 году. Эта конкретная авария привела к гибели 29 человек и травмам 60 других. Расследование аварии показало, что причиной была поперечная трещина (критическая трещина, которая лежит перпендикулярно длине рельса) в рельсе. Дальнейшее расследование в конце 1920-х годов показало, что этот тип дефекта был довольно распространенным. С увеличением железнодорожных перевозок на более высоких скоростях и с более тяжелыми осевыми нагрузками сегодня критические размеры трещин уменьшаются, и осмотр рельсов становится все более важным. В 1927 году доктор Элмер Сперри построил массивный вагон для проверки рельсов по контракту с Американской железнодорожной ассоциацией . Магнитная индукция была методом, используемым в первых вагонах для проверки рельсов. Это было сделано путем пропускания большого количества магнитного поля через рельс и обнаружения утечки потока с помощью поисковых катушек. С тех пор многие другие инспекционные машины проехали по рельсам в поисках дефектов. В 1949 году ультразвуковая дефектоскопия была внедрена компанией Sperry Rail Service (названной в честь доктора Элмера Сперри), к 1960-м годам ультразвуковые инспекционные системы были добавлены ко всему парку Sperry. Инспекция рельсов продолжает совершенствоваться и по сей день. Такие компании, как Sperry Rail Service, Nordco Inc, Herzog Rail Testing и многие другие, продолжают разрабатывать постоянно растущий набор технологий для обнаружения внутренних дефектов.
Существует множество эффектов, которые влияют на дефекты рельсов и отказы рельсов. К этим эффектам относятся изгибающие и сдвиговые напряжения , контактные напряжения колеса/рельса, термические напряжения, остаточные напряжения и динамические эффекты.
Дефекты, вызванные контактными напряжениями или усталостью при контакте качения (RCF):
Другие виды поверхностных и внутренних дефектов:
Одним из эффектов, который может вызвать распространение трещины, является присутствие воды и других жидкостей. Когда жидкость заполняет небольшую трещину и по ней проходит поезд, вода оказывается запертой в пустоте и может расширить кончик трещины. Кроме того, запертая жидкость может замерзнуть и расшириться или инициировать процесс коррозии.
Части рельса, на которых могут быть обнаружены дефекты:
Большинство дефектов, обнаруженных в рельсах, находятся в головке, однако дефекты также встречаются в шейке и подошве. Это означает, что необходимо осмотреть весь рельс.
.jpg/1280px-Sperry_MOW_Equipment_(4024572980).jpg)
Перечень методов, используемых для обнаружения дефектов в рельсах:
Методы, упомянутые выше, используются несколькими различными способами. Зонды и преобразователи могут использоваться на «трости», на тележке, которую толкают вручную , или в ручной установке. Эти устройства используются, когда необходимо осмотреть небольшие участки пути или когда требуется точное местоположение. Во многих случаях эти ориентированные на детали устройства для проверки следуют указаниям, сделанным вагонами для проверки рельсов или железнодорожными тележками. Ручные устройства для проверки очень полезны для этого, когда путь интенсивно используется, поскольку их можно сравнительно легко снять. Однако они считаются очень медленными и утомительными, когда есть тысячи миль пути, которые требуют проверки.
Железнодорожные инспекционные вагоны и грузовики HiRail являются ответом на сегодняшние потребности в инспекции с большим пробегом. Первые инспекционные вагоны были созданы доктором Сперри. С тех пор было выпущено много новых моделей. Эти инспекционные вагоны по сути являются собственным поездом с инспекционным оборудованием на борту. Датчики и преобразователи установлены на тележках, расположенных под инспекционным вагоном. Современные инспекционные вагоны теперь используют несколько методов неразрушающего контроля. Индукционные и ультразвуковые методы могут использоваться в инспекционных вагонах и работать на скоростях тестирования более 30 миль в час (48 км/ч). Увеличенные системы камер для обнаружения сломанных стержней стыков или отсутствующих болтов. Системы вихревых токов для обнаружения дефектов вблизи поверхности.
Существует много производителей дорожных/железнодорожных инспекционных грузовиков, также известных как грузовики HiRail. Эти инспекционные автомобили HiRail почти все предназначены исключительно для ультразвукового контроля, но некоторые из них способны выполнять несколько тестов. Эти грузовики оснащены высокоскоростными компьютерами, использующими передовые программы, которые распознают шаблоны и содержат классификационную информацию. Грузовики также оснащены складскими помещениями, шкафами для инструментов и верстаками. GPS- устройство используется с компьютером для маркировки новых дефектов и определения местоположения ранее отмеченных дефектов. Федеральное управление железных дорог (FRA) требует, чтобы любые признаки дефектов должны быть немедленно проверены вручную. Система GPS позволяет следующему автомобилю точно определить, где дефект был обнаружен ведущим транспортным средством. Одним из преимуществ грузовиков HiRail является то, что они могут работать в обход обычного железнодорожного движения, не останавливая и не замедляя целые участки пути. Однако, поскольку руководство железной дороги часто заказывает использование грузовиков HiRail для инспекции путей на скорости более 50 миль в час (80 км/ч), пути, которые, как сообщается, были проверены, на самом деле не проверяются. Этот факт задокументирован в отчете NTSB о сходе с рельсов поезда Amtrak в Орегоне в 2006 году.
С увеличением объемов перевозок на железной дороге с более тяжелыми грузами на более высоких скоростях необходим более быстрый и эффективный способ проверки железных дорог. Лазеры проверяют геометрию железной дороги , но однажды они могут быть использованы в качестве формы бесконтактной оценки рельса. Скорее всего, это будет сделано с помощью лазерно-оптических передающих преобразователей в ультразвуковом контроле. Устранение контакта с рельсом может однажды позволить высокоскоростное обнаружение дефектов. (В настоящее время тестирование рельса можно проводить на скорости 80 км в час с помощью ультразвукового поезда Speno US-6). Еще одной потребностью в будущем является полная система проверки рельсов. Шагом в этом направлении является более глубокое исследование рельса с использованием низкочастотных вихревых токов. Другие достижения могут включать анализ сигналов нейронной сетью для улучшения обнаружения и идентификации дефектов и продольного направленного ультразвука. Улучшение качества рельса, состава и методов соединения может привести к улучшению характеристик износа и увеличению срока службы рельса. Некоторые исследования в области банитовых сталей выглядят многообещающими. Безопасное и портативное средство безпленочной радиографии может помочь в оценке дефектов на месте. Это лишь несколько достижений, которые находятся в процессе разработки для будущего использования.
