УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМАГНИЧИВАНИЯ СТЫКОВ РЕЛЬС

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий, конкретно к способам и устройствам размагничивания рельсовых изолирующих стыков.
Известно устройство для размагничивания рельсов, заключающееся в прохождении по рельсам подвижного объекта снабженного устройством для размагничивания содержащем магнитопровод, состоящий из пластин с размещенным на нем обмоткой, источник переменного напряжения, блок конденсаторов, включенный параллельно обмотке ("Устройство для размагничивания рельсов". Автоматика, связь, информатика. №7, 2008, с.27-28). При движении (протягивании) данного устройства над поверхностью рельсового изолирующего стыка при малой скорости (до 5 км/час) происходит уменьшение напряженности магнитного поля в изолирующем стыке.
К недостаткам известного устройства для размагничивания относятся высокая энергоемкость процесса, в качестве источника тока используется генератор мотовоза мощностью не менее 10 кВт и недостаточная точность импульса тока, что не позволяет обеспечить качественное размагничивание, низкая производительность процесса размагничивания, необходимо несколько раз производить протягивание устройства размагничивания над стыком.
Известно устройство для защиты изоляционного стыка рельсов от скопления металлических частиц на электрифицированных участках железной дороги, включающее комплект постоянных магнитов, при этом комплект постоянных магнитов с магнитной индукцией не менее 0,07 Тл установлен по ходу поезда перед светофором на шейке рельса между головкой и подошвой рельса на длине, равной длине окружности колеса локомотива, начиная от изолированной накладки, соединяющей два рельса (RU №2389843).
Недостатком данного устройства является ограниченность использования устройства по ходу поезда. Установленные магниты с двух сторон изолирующего стыка, увеличивают напряженность магнитного поля в изолирующем стыке, что увеличивает вероятность его замыкания металлическими частицами. Постоянные магниты, установленные на рельсе, в месте установки создают мощное магнитное поле, которое с течением времени возрастает, что отрицательно сказывается на работе устройств безопасности АЛСМ.
Известно железнодорожное устройство для размагничивания ВТО-3000, которое представляет собой крупногабаритный постоянный магнит, перемещаемый непосредственно по рельсу с очень малой скоростью и полностью перемагничивающий весь участок пути.
Известны устройства, включающее постоянные магниты или электрические магниты, установленные в изолирующем стыке таким образом, что в результате взаимодействия магнитных полей установленных магнитов в пространстве стыка отсутствует магнитное поле. При этом металлические частицы не притягиваются в зону стыка (SE №530635, ЕР №1717125).
Устройства сложны в изготовлении и громоздки при установлении в изолирующем стыке, кроме этого возможно перемагничивание поля изолирующего стыка, тогда возможен противоположный результат. Постоянные и переменные магниты производят намагничивание рельса в определенном месте, то есть, устройства обладают тем же недостатком, что и указанное выше.
Известно размагничивающее устройство (RU №95901), содержащее последовательно соединенный источник постоянного тока, резистор, зарядный ключ и батарею зарядных конденсаторов, образующих зарядную цепь, и последовательно соединенные с батареей зарядных конденсаторов разрядные ключи, размагничивающую катушку, образующую вместе с батареей зарядных конденсаторов колебательный контур, в цепь колебательного контура введен накопитель энергии, имеющий магнитную систему, причем накопитель энергии соединен последовательно с размагничивающей катушкой.
Недостатком данного устройства является невозможность размагничивания неподвижных длинных деталей (железнодорожных рельсов), находящихся в сборе.
Известно размагничивающее устройство (RU №103112), содержащее источник постоянного тока, батарею конденсаторов, разрядный и зарядный ключи, размагничивающую обмотку, образующие колебательный контур, при этом, обмотка установлена на П-образном сердечнике-индукторе, причем, полюса сердечника-индуктора расположены на различных концах рельсов изолирующего стыка, а сердечник-индуктор сориентирован таким образом, что линии магнитного поля, образованные сердечником-индуктором, совпадают по направлению с линиями магнитного поля изолирующего стыка, а в качестве зарядного и разрядного ключей используется полевые транзисторы. Кроме этого между полюсами сердечника-индуктора и рельсами имеется зазор, а сердечник-индуктор и обмотка находятся в отдельном корпусе и установлены под подошвой рельсов. Данное решение является прототипом.
Недостатком данного устройства является большая трудоемкость размагничивания неподвижных длинных деталей (железнодорожных рельсов), находящихся в сборе, а также невозможность осуществления размагничивания во время движения.
Из приведенных данных следует, что размагничивание стыков рельс должно стать регулярной и плановой технологической операцией на железнодорожном транспорте, а не проводиться редко и не регулярно; для снижения затрат при проведении подобной операции целесообразно не разрабатывать специальное подвижное устройство, а использовать, например, навесные устройства на подвижном составе; устройство для размагничивания должно размагничивать не весь путь, а стык, быть малогабаритным, генерировать мощное магнитное поле в момент прохождения над стыком, а направление магнитного поля должно быть противоположно направлению магнитного поля в стыке рельс (в противном случае такое устройство просто будет дополнительно намагничивать изолирующий стык).
Данные измерений указывают, что реальная напряженность магнитного поля в стыке рельс достигает 70…80 Э, поэтому для быстрого размагничивания стыка устройство должно создавать магнитное поле напряженностью примерно в 3…5 раз большую.
Задачей заявляемого устройства является повышение безопасности движения железнодорожного транспорта.
Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в обеспечении размагничивания рельсового изолирующего стыка и исключение возможности замыкания металлическими частицами рельсовой цепи, а также в снижении магнитного поля в изолирующем стыковом зазоре и увеличении эффекта шунтирования магнитного поля.
Указанный технический результат достигается применением устройства для размагничивания стыков рельс, включающее в себя трансформатор для размагничивания и блок питания, отличающееся тем, что в состав устройства дополнительно включены датчик для измерения параметров магнитного поля рельса, блок логики, датчик линейных ускорений и биполярный генератор импульсов тока; причем трансформатор для размагничивания размещен на подвижном составе, над рельсом, параллельно ему, с минимально допустимым воздушным зазором, исключающим контакт при движении и сориентирован таким образом, что линии магнитного поля, образованные им, совпадают по направлению с линиями магнитного поля изолирующего стыка.
На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства размагничивания стыков рельс, причем показана принципиальная конструкция для размагничивания одного рельсового стыка; для всего железнодорожного пути конструкция сдвоенная, отдельная для каждого рельса;
где последовательно соединены и цифрами обозначены:
1. датчик для измерения параметров магнитного поля рельса;
2. блок логики;
3. датчик линейных ускорений (пороговый датчик вибраций);
4. блок питания;
5. биполярный генератор импульсов тока;
6. трансформатор для размагничивания (соленоид с сердечником).
Устройство для размагничивания стыков рельс работает следующим образом: на трансформатор для размагничивания с генератора биполярных импульсов тока подается импульс для создания магнитного поля требуемой напряженности, а генератор биполярных импульсов выдает импульс (или серию импульсов заданной величины и длительности) положительной или отрицательной полярности в момент нахождения устройства над стыком рельс; момент нахождения над стыком определяется по сигналу с датчика линейных ускорений (порогового датчика вибраций) в каждый момент удара колеса вагона о рельсовый стык, а знак импульса (положительный или отрицательный) определяется по сигналу датчика для измерения параметров магнитного поля рельса и блоку логики, а в момент включения трансформатора размагничивания датчик для измерения параметров магнитного поля рельса отключается; конструктивно устройство представляет собой мощный импульсный трансформатор 6, на который с генератора биполярных импульсов 5 поступает импульс для создания магнитного поля требуемой напряженности. Генератор биполярных импульсов 5 выдает импульс (или серию импульсов заданной величины и длительности) положительной или отрицательной полярности в момент нахождения устройства над стыком рельс. Момент нахождения над стыком определяется по сигналу с датчика линейных ускорений 3 (играющего роль порогового датчика вибраций) - то есть, в каждый момент удара колеса вагона о рельсовый стык.
Знак импульса (положительный или отрицательный) выбирается по сигналу датчика для измерения параметров магнитного поля рельса 1 и блоку логики 2. Конструктивно устройство установлено на подвижном составе, причем трансформатор для размагничивания размещен на подвижном составе, над рельсом, параллельно ему, с минимально допустимым воздушным зазором, исключающим контакт при движении и сориентирован таким образом, что линии магнитного поля, образованные им, совпадают по направлению с линиями магнитного поля изолирующего стыка.
При размещении устройства в составе поезда при прохождении поезда по рельсовому пути импульсный трансформатор для размагничивания будет включаться над каждым рельсовым стыком, создавать сильное магнитное поле противоположной направленности магнитному полю в стыке и размагничивать рельсовые стыки на всем пути следования. Причем в момент включения импульсного трансформатора для размагничивания 6 датчик для измерения параметров магнитного поля рельса 1 автоматически отключается по сигналу блока логики 2, (поскольку иначе он просто выйдет из строя).
Процесс размагничивания происходит постоянно в пути следования во время движения поезда, при необходимости процесс размагничивания повторяется.