СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ НАМАГНИЧЕННОСТИ РЕЛЬСОВ
METHOD FOR MEASUREMENT AND CONTROL OF RAIL TRACK MAGNETISATION

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению и контролю характеристик магнитных полей, и может быть использовано, в частности, на железнодорожном транспорте для регистрации и контроля магнитной индукции в рельсах.
Известно устройство для измерения магнитной индукции на поверхности железнодорожных рельсов, основанное на использовании датчиков Холла (Кулиш М.Л. «Измерение магнитной индукции в рельсовом стыке». Автоматика, связь, информатика. 2005 г., №11, с.15-17) - аналог.
Недостаток известного решения связан с тем, что измерение магнитной индукции рельсов проводится в статике, без учета автономной тяги поездов, тяги переменного и постоянного токов, которые также влияют на величину намагниченности рельсов, и, как следствие, не позволяет получить точные результаты измерения и последующего контроля.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение точности и качества контроля намагниченности как для новых рельсов, укладываемых в путь при первичной укладке до размагничивания, а также для рельсов, эксплуатирующихся в пути в независимости от пропущенного тоннажа, но не подвергавшихся после укладки в путь процедуре размагничивания.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе контроля намагниченности рельсов измеряют величину магнитного поля рельсов, определяют значение магнитной индукции, сравнивают величину магнитной индукции рельсов с предельно допустимыми значениями магнитной индукции для обеспечения работы автоматической локомотивной сигнализации без сбоев, которые определяют при автономной тяге поездов, тяге переменного и постоянного токов, и при превышении данного значения производят операцию размагничивания рельсов.
Способ, характеризующийся тем, что для новых рельсов, укладываемых в путь при первичной укладке до размагничивания, а также для рельсов, эксплуатирующихся в пути в независимости от пропущенного тоннажа, но не подвергавшихся после укладки в путь размагничиванию, величина предельно допустимого значения магнитной индукции составляет не более 1,0 мТл.
Способ, характеризующийся тем, что для участков пути с рельсами внутри колеи или по концам шпал величина предельно допустимого значения магнитной индукции составляет не более 7,0 мТл.
Как известно, намагниченность рельсов, уложенных в путь, приводит к появлению ложных сигналов в приемных катушках локомотивного оборудования автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН) и, как следствие, - к сбоям аппаратуры АЛСН; кроме того, она является причиной замыкания изолирующих стыков за счет притягивания и налипания различных металлических предметов и, в конечном итоге - нарушения работы рельсовых цепей.
Работы по измерению магнитной индукции элементов верхнего строения пути в обязательном порядке проводятся после укладки новых рельсов в путь, при одиночной замене или его капитальном ремонте в срок до открытия движения по участку пути с новыми рельсами. Кроме того, показанием к проведению внеплановых измерений магнитной индукции элементов верхнего строения пути, дополнительных к регламентным, может являться наличие учтенных сбоев в работе систем АЛСН локомотивов на подконтрольных участках.
Количественной характеристикой магнитного поля на уровне подвески приемных катушек АЛСН является напряженность магнитного поля (Н) - это векторная физическая величина, являющаяся количественной характеристикой магнитного поля и равная разности вектора магнитной индукции (В) и вектора намагниченности среды. Степень намагниченности рельсов пути оценивают в единицах магнитной индукции в мТл.
Намагниченность рельсов возникает: за счет механической нагрузки на рельсы во время движения поезда, за счет протекания по рельсам токов при транспортировке рельсов на заводах при помощи электромагнитных захватов и т.д. Поэтому регистрация и контроль магнитных полей в железнодорожных рельсах, свидетельствующих об их намагниченности, является важной технической проблемой.
z
пк
Еще одним фактором, оказывающим заметное влияние на сбои в работе систем АЛСН от намагниченности рельсов, является частота расположения «магнитных пятен» на поверхности рельсов. Так при сплошной укладке новых рельсов без предварительной магнитной обработки «магнитные пятна» в местах захвата рельсов магнитными кранами расположены по три на каждом рельсе длиной 25 м с одинаковым расстоянием между ними ~6,25 м. При значении амплитуды вертикальной составляющей магнитной индукции B=1,3 мТл в таких «магнитных пятнах» происходят сбои в работе АЛСН. Проведенный авторами анализ влияния множественных «магнитных пятен» на поверхности новых рельсов на осциллограмму сигнала помех U в приемных катушках локомотива показывает, что при расстоянии между «магнитными пятнами» ~6,25 м на рельсе длиной 25 м при скорости движения 70 км/ч (19,4 м/с) время между прохождением двух, последовательно расположенных, «магнитных пятен», а соответственно между временными точками начала возбуждения импульсного сигнала помехи на осциллограмме, составит 6,25/19,4=0,32 с. Очевидно, что помехи длительностью более 0,32 с будут накладываться друг на друга и на кодовый сигнал, вызывая его соответствующие искажения, что проиллюстрировано на фиг.1, где показано наложение кодового сигнала на помеху.
При движении со скоростью 70 км/ч (19,4 м/с) за время, соответствующее трем кодовым посылкам 1,6×3=4,8 с локомотив с приемными катушками проедет участок пути длиной 93 м, что соответствует четырем последовательно уложенным звеньям по 25 м или соответствующей сварной плети.
При укладке трех последовательных звеньев по 25 м, что составляет 75 м, время их прохождения со скоростью 70 км/ч (19,4 м/с) составит 3,84 с, в течение которого импульсные сигналы помех в ПК, возбуждаемые магнитными пятнами с интервалом 0,32 с, также будут воздействовать на три кодовых посылки 1,6×3=4,8 с, что приведет к сбоям АЛСН.
Только лишь проезд по двум звеньям с новыми рельсами с «магнитными пятнами» длиной 50 м со скоростью 70 км/час даже при поступлении импульсов помех в приемные катушки локомотива может не вызвать сбоев, так как время прохождения такого участка составит 2,6 с, что не превышает временного отрезка двух кодовых посылок.
Влияние намагниченности элементов верхнего строения пути, в частности, рельсов на работу локомотивной сигнализации с частотой 175 Гц (АЛС-ЕН) можно не учитывать, так как для получения опасных для сбоев помех скорость движения поезда должна быть более 300 км/ч.
Авторами проведены теоретические и экспериментальные исследования, причем полученные расчетные значения были сопоставлены с экспериментальными, проанализированы и на основе проведенного анализа были определены следующие унифицированные предельно допустимые значения магнитной индукции для работы АЛСН без сбоев:
- для новых рельсов, укладываемых в путь при первичной укладке до размагничивания, а также для рельсов, эксплуатирующихся в пути в независимости от пропущенного тоннажа, но не подвергавшихся после укладки в путь процедуре размагничивания и сохранивших периодическое распределение остаточной неравномерной намагниченности с интервалом между магнитными пятнами 6-8 м - не более 1,0 мТл - при автономной тяге поездов, тяге переменного и постоянного токов;
- для рельсов с одиночными «магнитными пятнами», элементов стрелочных переводов, участков пути с рельсами внутри колеи или по концам шпал - не более 7,0 мТл - при автономной тяге поездов, тяге переменного и постоянного токов;
Операцию размагничивания элементов верхнего строения пути необходимо производить в случае превышения действительных показаний магнитной индукции - для новых рельсов, укладываемых в путь, а также для рельсов, эксплуатирующихся в пути в независимости от пропущенного тоннажа не более 1,0 мТл, для элементов стрелочных переводов, участков пути с рельсами внутри колеи или по концам шпал - не более 7,0 мТл, для изолирующих стыков - не более 10,0 мТл.
Измерения индукции магнитного поля элементов верхнего строения пути - рельсов, изолирующих стыков, элементов стрелочных переводов в пути и т.д., можно проводить с использованием известных на сегодняшний день приборов «СТЫК-3Д», «ИТРЦ-М» (с функцией оценки уровня магнитной индукции на поверхности рельсов), а также других средств магнитных измерений с диапазоном измерений индукции магнитного поля от 0,05 до 100 мТл.
Измеритель напряженности магнитного поля «Стык-3D», позволяет измерять в реальном масштабе времени три компоненты напряженности магнитного поля в изолирующем стыке рельса, вычислять модуль поля в А/м.
Приборы «А9-1М», «СТЫК-3Д» и «ИТРЦ-М» позволяют осуществлять контроль индукции и напряженности магнитного поля только в локальных участках элементов верхнего строения пути, так как не имеют возможности непрерывного измерения и регистрации характеристик магнитного поля при движении по контролируемым элементам верхнего строения пути. В соответствии с этим контроль характеристик магнитного поля целесообразно осуществлять только в местах верхнего строения пути (рельсов, изолирующих стыков, элементов стрелочных переводов), где чаще всего происходят учтенные сбои в работе АЛСН.