СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ НАСЫПИ, ЕЕ ОСНОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR DIAGNOSTICS OF RAILWAY EMBANKMENT, ITS BASE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к способам и устройствам поиска с использованием магнитных и электрических полей, изменяемых объектом, с помощью индукционных катушек.
В настоящее время для диагностики состояния балластных материалов и грунтов подбалластной зоны земляного полотна железнодорожного пути применяют георадиолокационный способ (Инструкция по применению скоростной георадиолокационной диагностики железнодорожного пути. Утверждена распоряжением ОАО «РЖД» от 27 декабря 2012 г. №2704р), включающий георадар импульсного типа.
Недостатками георадиолокационного способа является низкая, до 8 метров, глубина обследования подбалластного слоя выемки, насыпи и ее основания, высокая стоимость оборудования, как правило, зарубежного производителя.
Известен способ индукционного частотного зондирования (RU 2152058, МПК G01V 3/10. А.К. Манштейн, Э.И. Эпов, В.В. Воевода, К.В. Сухорукова. Способ индукционного частотного зондирования. - 27.06.2000. Бюл. №18), включающий создание переменного магнитного поля последовательно на многих частотах, измерение вторичного магнитного поля приемными датчиками, расположенными на одной прямой с генераторной петлей, стабилизацию приемных датчиков в интервале рабочих частот, жесткую фиксацию положения датчиков относительно генераторной петли.
Способ предназначен для поиска и разведки пресных и соленых вод, обнаружения инженерных коммуникаций, захоронений промышленных отходов, экологического мониторинга.
Применяемые в настоящее время способы, для решения подобных задач, в том числе и указанный способ, имеют генераторную часть и приемные катушки (датчики), геометрические центры которых должны быть расположены на одной прямой, что трудно достижимо и приводит к колебаниям результатов измерений, расчетной недостоверности и не обеспечивает достаточной глубины обследования.
Известно устройство для импульсной индуктивной электроразведки (АС 807188, МПК G01V 3/10, Ф.М. Каменецкий, В.М. Тимофеев, А.А. Вакульский. Устройство для импульсной индуктивной электроразведки. - Опубл. 23.02.81, Бюл. №7), включающее последовательно соединенные генератор импульсов и генераторный контур измерительной части, который содержит приемный контур и последовательно соединенные коммутатор, импульсный усилитель, накопитель, регистратор и схему управления, выход которой подсоединен к управляемым входам генератора, коммутатора и накопителя, при этом устройство снабжено интегратором, вход которого подсоединен к выходу приемного контура, а выход - к входу коммутатора.
Недостатком данного устройства является то, что при зондировании возникают затухающие колебания, амплитуда которых пропорциональна величине вторичного магнитного поля, которые складываются. В результате чего возникают значительные погрешности, что не обеспечивает точности измерений и достаточной глубины обследования.
Цель изобретения - увеличение глубины обследования, повышение производительности обследования подбалластного слоя.
Указанная цель достигается тем, что магнитное поле возбуждают двухполярным импульсным током прямоугольной формы с паузой, а измерения производят в момент включения импульсов.
Сущностью изобретений по п. 1 является то, что магнитное поле создают разнополярным импульсным током прямоугольной формы с паузой при непрерывном перемещении источника магнитного поля, производят измерение вертикальной составляющей производной по времени вектора магнитной индукции в момент включения положительного и отрицательного импульсов тока прямоугольной формы с паузой, регистрируют результаты измерений в блок накопления снятых сигналов, рассчитывают удельное электрическое сопротивление грунтов железнодорожной насыпи и ее основания, строят их инженерно-геологический разрез, а сущностью изобретения по п. 2 является то, что источник постоянного тока соединен с коммутатором, генераторный и измерительный контуры размещены на движущемся транспортном средстве, при этом оба контура помещены под транспортным средством на расстоянии 300-500 мм от исследуемой поверхности насыпи, причем генераторный контур присоединен к коммутатору, а коммутатор и измерительный контур подключены к блоку накопления снятых сигналов, снабженному специальной программой.
На фиг. 1 представлена схема зондирования железнодорожной насыпи, ее основания импульсами тока, включающая железнодорожную насыпь 1, ее основание 2, источник импульсов 3, магнитное поле 4, направление перемещения 5 источника импульсов 3 с генераторным контуром 6. Формирование импульсов осуществляется коммутатором, подключающим на заданный интервал времени Т источник постоянного тока к генераторному контуру 6. Этот процесс периодически повторяется.
На фиг. 2 представлена схема режима «возбуждение-пауза», включающего положительный импульс 7, паузу 8, отрицательный импульс 9. Длительности разнополярных импульсов и паузы равны между собой.
На фиг. 3 представлена схема электрической части устройства для диагностики, включающая источник постоянного тока 10, коммутатор 11, генераторный контур 6, измерительный контур 12, блок накопления снятых сигналов 13.
На фиг. 4 представлена схема устройства для осуществления способа диагностики железнодорожной насыпи и ее основания, включающая транспортное средство 14, передвигающееся по рельсам 15, железнодорожную насыпь 1, основание насыпи 2. На транспортном средстве 10 размещены: источник постоянного тока 10, коммутатор 11, генераторный контур 6, измерительный контур 12, блок накопления снятых сигналов 13, причем оба контура (6, 12) расположены под транспортным средством 10, на расстоянии 300-500 мм от поверхности исследуемой насыпи 1 и ее основания 2. Коммутатор 11 и измерительный контур 12 подключены к блоку накопления снятых сигналов 13, снабженному специальной программой.
Предлагаемый способ диагностики железнодорожной насыпи и ее основания и устройство для его осуществления работают следующим образом:
Грунты подбалластной зоны разнообразны - песчаные, глинистые, скальные, торфяные и другие, но существуют природные пустоты, карсты, которые располагаются только в основании насыпи и в подбалластной зоне выемки на глубине более 10 метров. Они опасны, могут привести к нарушению устойчивости земляного полотна, что приведет к сходу подвижного состава. Перед проведением диагностики выбирают участки с признаками наличия карстов (провалы, резкое локальное изменение отметок поверхности земли) в районе расположения железнодорожного пути.
На выбранном участке железнодорожного пути определенной протяженности отмечают пикет начала движения. Так как источник магнитного поля непрерывно перемещается, то есть располагается в транспортном средстве, например в вагоне, то определяют оптимальную скорость перемещения транспортного средства и поддерживают ее постоянной на всей протяженности исследуемого участка железнодорожного пути.
Вместе с началом движения начинают зондировать железнодорожную насыпь и ее основание разнополярным импульсным током прямоугольной формы с паузой (фиг. 2), создавая магнитное поле (фиг. 1).
Формирование разнополярных импульсов прямоугольной формы осуществляют коммутатором, подключающим источник постоянного тока к генераторному контуру на заданный промежуток времени Т. Измерительным контуром фиксируют вертикальную составляющую производной по времени вектора магнитной индукции в момент включения положительного и отрицательного импульсов тока прямоугольной формы с паузой.
Множественность сигналов, поступающих в блок накопления (фиг. 3), означает, что ток подается многократно, с паузами, а сигнал измеряют при каждом новом включении тока.
Отличием предлагаемого способа диагностики является то, что измерения сигналов производят при кратковременном включении разнополярного тока, сменяющегося паузой, а измеренные сигналы накапливают, обрабатывают, строят инженерно-геологический разрез насыпи и ее основания.
Предлагаемый способ диагностики в режиме «возбуждение-пауза» позволяет увеличить глубину обследования подбалластной зоны по предварительным данным до 50 метров, проводить исследование грунта при зондировании его перемещающимся источником импульсов (генераторным контуром), повысить скорость диагностики железнодорожной насыпи и ее основания, что позволяет уменьшить время занятости железнодорожных путей общего пользования.