АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТИ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ

Акустический способ обнаружения неисправности рельсового пути, возникающей при трещинообразовании в процессе движения состава по железной дороге, при котором в рельсы передают акустический сигнал, принимают отраженный сигнал, а по времени распространения акустических сигналов к месту неисправности и обратно определяют его координату, отраженный сигнал принимают пьезоэлектрическими преобразователями, установленными на подшипниках скольжения, расположенными на валу колесной пары, передачу и прием акустических сигналов осуществляют попеременно, отличающийся тем, что в качестве источника мощности акустических сигналов используют удары колесных пар на стыках межрельсового пути, стабилизируют импульсы постоянным весом локомотива в рабочем диапазоне его скоростей под углом наката α=0,001÷0,002°, регистрируют одновременно частоту следования сформированных ударных импульсов, фоновую интенсивность и частотный спектр акустического шума в интервале между первым и вторым ударными импульсами и отраженными сигналами от не менее 2-х колесных пар, преобразуя сформированные ударные импульсы в импульсы прямоугольной формы, определяют их длительность между временами заднего фронта и переднего фронта, разлагая прямоугольные импульсы с правой и левой колеи в ряд Фурье и выделяют основную гармонику правой и левой колеи вида
ПК
i
1
0
U(t)=Usin(ωt+φ) правой и
ЛК
i
1
0
U(t)=Usin(ωt+φ) левой колеи,
i
где U- амплитуда;
1
ω - частота;
0
φ- фаза первой гармоники при эксплуатационном зазоре рельсового пути;
затем устанавливают корреляционную связь между величиной изменения межстыкового зазора и изменениями параметров (длительностью импульса и величиной фазы) электрического сигнала из условия пропорциональности:
Зi
1
iимп
Зi
2
i
Δl(пк)=КΔτ и Δl(пк)=КΔφ,
Зi
1
iимп
Зi
2
i
Δl(лк)=КΔτ и Δl(лк)=КΔφ,
Зi
где Δl(пк) - величина изменения i-ого межстыкового зазора на правой колеи,
Зi
Δl(лк) - величина изменения i-ого межстыкового зазора на левой колеи,
i - порядковый номер межстыкового зазора от 1 до ∞,
1
К- коэффициент корреляционной связи между длительностью импульса,
2
К - коэффициент корреляционной связи между величиной фазы,
iимп
τ - длительность импульса,
i
Δφ - величина фазы;
определяют коэффициент относительного изменения зазора путем отношения длительности импульса и фазы при нормальном зазоре к длительности импульса и фазы при фактическом зазоре и по его величине в интервале (0,8÷0,2) судят о изменении межрельсового зазора, определяя его место нахождение по формуле:
<mrow><msub><mi>x</mi><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>N</mi></munderover><mrow><msub><mi>l</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mstyle></mrow>
,
0
где l - длина рельсового пути между стыками, м;
0
i - порядковый номер l по координате х;
N - число прямоугольных ударных импульсов,
при этом фиксируя фоновую интенсивность и частотный спектр акустического шума между ударным и отраженным импульсами при исправном рельсовом пути устанавливают корреляционную связь между дефектами и объемом дефектной области и параметрами акустической фоновой интенсивностью и частотным спектром акустического шума:
<mrow><mi>Δ</mi><msub><mi>V</mi><mrow><mi>Д</mi><mi>Е</mi><mi>Ф</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>К</mi><mi>Д</mi></msub><msubsup><mi>W</mi><mrow><mi>Ф</mi><mo>.</mo><mi>Ш</mi></mrow><mrow><mi>Э</mi><mi>К</mi><mi>С</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>Δ</mi><msub><mi>V</mi><mrow><mi>Д</mi><mi>Е</mi><mi>Ф</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>К</mi><mrow><mi>с</mi><mi>ш</mi></mrow></msub><msubsup><mi>W</mi><mrow><mi>Ф</mi><mo>.</mo><mi>Ш</mi></mrow><mrow><mi>Э</mi><mi>К</mi><mi>С</mi></mrow></msubsup><mo>,</mo></mrow>
и
ДЕФ
где ΔV - объемом дефектной области,
Д
К - коэффициент корреляционной связи между эксплуатационным  фоновым шумом и частотным спектром и объемом дефектной области,
сш
К - коэффициент корреляционной связи между отношением сигнал/шум и объемом дефектной области,
<mrow><msubsup><mi>W</mi><mrow><mi>Ф</mi><mo>.</mo><mi>Ш</mi></mrow><mrow><mi>Э</mi><mi>К</mi><mi>С</mi></mrow></msubsup></mrow>
- акустическая фоновая интенсивность и частотный спектр акустического шума;
далее определяют коэффициент относительного изменения интенсивности акустического фонового шума и частотного спектра путем отношения эксплуатационного фонового шума и частотного спектра к уровню фонового шума и частотного спектра при возникновении дефектов и по его величине в интервале 0,8÷0,2 судят о величине и объеме развития дефектов в рельсовом пути, а затем определяют временные интервалы между задним фронтом первого импульса и передним фронтом второго импульса правой и левой колеи от 2-х колесных пар, разлагая временные интервалы прямоугольных импульсов в ряд Фурье и выделяют основную гармонику вида:
ПК
i
1
0
U(t)=Usin(ωt+φ)
ЛК
i
1
0
U(t)=Usin(ωt+φ),
i
где U - амплитуда,
1
ω - частота основной первой гармоники при эксплуатационной параллельности рельсового пути,
0
φ- фаза основной первой гармоники при эксплуатационной параллельности рельсового пути;
устанавливают корреляционную связь между величиной изменения параллельности и изменениями параметров электрического сигнала - длительностью импульса и величиной фазы из условия пропорциональности
i
3
iимп
i
4
i
ΔL=КΔτи ΔL=КΔφ,
3
где К - коэффициент корреляционной связи между длительностью импульса;
4
К - коэффициент корреляционной связи между величиной фазы,
iимп
Δτ - длительность импульса,
i
Δφ - величина фазы;
iимп
ПК
iимп
ПК
iимп
ЛК
iимп
ЛК
а затем определяют коэффициент относительного изменения параллельности рельсового пути равным отношению длительности импульса (τ) и фазы (φ) правой колеи к длительности импульса (τ) и фазы (φ) левой колеи, а по величине коэффициента относительного изменения параллельности в интервале (0,9÷0,8) и по разности и изменению знака между изменениями длительности импульса
i
iимп
0
Δτ=τ±τ
и фазы
i
iимп
0
Δφ=φ±φ
судят о нарушении параллельности рельсовой колеи.