Компьютеризация обработки пространственной структуры преобразованных по частоте гауссовых пучков со сферической аберрацией

(Computer Aided Innovation - CAI) // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2012. № 3. С. 111-130.

4. Коробкин Д.М. Фоменков С.А.Автоматизированная методика извлечения структурированных физических знаний в виде физических эффектов из текстов на естественном английском языке // Известия Вол-гогр. гос. техн. ун-та. Сер. Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах. Вып. 10. № 3 (76). Волгоград, 2011. С. 111-116.

5. Хоменко Т.В., Ерёменко О.О. Автоматизированные системы поискового конструирования: системный анализ и развитие системной парадигмы // Вестник Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. 2010. № 1. С.136-142.

6. Лежнина Ю.А., Терновая Г.Н. Робастное децентрализованное управление с компенсацией возмущений нелинейными многосвязными объектами с запаздыванием по состоянию // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. 2012. № 2. С. 47-55.

7. Хоменко Т.В. Универсальное представление предметных задач поискового конструирования физического принципа действия чувствительных элементов

системы управления // Информатизация и связь. 2012. № 5. С. 126-129.

8. Хоменко Т.В., Мурыгин М.А. Применение алгоритма выбора лучших технических решений чувствительных элементов систем управления в нечеткой среде // Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. 2010. №2. С.111-116.

9. Хоменко Т.В. Системные подходы к анализу измерительных устройств // Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. 2009. № 1. С. 88-93.

10. Хоменко Т.В., Мурыгин М.А. Применение алгоритма выбора лучших технических решений чувствительных элементов систем управления в нечеткой среде // Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. 2010. №2. С.111-116.

11. Хоменко Т.В. Системные подходы к анализу измерительных устройств // Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. 2009. № 1. С. 88-93.

УДК 53.087 Иванов Максим Сергеевич,

ст. преподаватель кафедры «БЖДиЗС», Забайкальский институт железнодорожного транспорта, e-mail: vanov.maks@mail.ru

Илларионов Анатолий Ильич, д. ф.-м. н., профессор, заведующий кафедрой физики, Иркутский государственный университет путей сообщения, e-mail: iUarionov_a@irgups.ru

Горева Ольга Валерьевна, к. ф.-м. н., доцент кафедры физики, Иркутский государственный университет путей сообщения, e-mail: gorevd@yandex.ru

Горев Дмитрий Владимирович, аспирант кафедры физики,

Иркутский государственный университет путей сообщения, e-mail: gorevdima@gmail.com

КОМПЬЮТЕРИЗАЦИЯ ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ ПРЕОБРАЗОВАННЫХ ПО ЧАСТОТЕ ГАУССОВЫХ ПУЧКОВ СО СФЕРИЧЕСКОЙ АБЕРРАЦИЕЙ

M. S. Ivanov, A I. Illarionov, O. V. Goreva, D. V. Gorev

PROCESSING OF SPATIAL STRUCTURE OF THE GAUSSIAN BEAM OF TRANSFORMED FREQUENCY WITH SPHERICAL ABERRATION COMPUTERIZATION

Аннотация. В работе продолжены исследования по применению достижений нелинейной оптики для определения аберраций фокусирующих инфракрасных (ИК) линз. В более ранних работах авторы предложили для исследования аберраций ИК-оптики нелинейно-оптический метод, основанный на преобразовании ИК-излучения в нелинейных кристаллах. Информация об аберрациях фокусирующих ИК-линз в этом случае полностью переносится в структуры преобразованного излучения. В представленной работе разрабатывается метод автоматизации экспериментального исследования энергетического распределения структуры второй оптической гармоники 2 m лазерного излучения, сфокусированного в нелинейный кристалл линзой со сферической аберрацией. Метод основан на применении ПЗС-приёмника для регистрации пространственно-угловой структуры второй оптической гармоники и её последующего анализа посредством изофотометрии (линий равной интенсивности на изображениях структуры второй оптической гармоники) с помощью компьютерной программы. Разработанный метод позволяет в реальном масштабе времени регистрировать параметры энергетического распределения структуры второй гармоники и по ним производить расчёт ее относительной интенсивности с учётом сферической аберрации волнового фронта основного излучения частоты m. В качестве основного излучения используется лазерный гауссов пучок света в инфракрасной (ИК) области спектра (длина волны излучения 1064 нм), сфокусированный линзой, обладающей сферической аберрацией. Представленный метод является быстродействующим, относительно недорогим. Относительная ошибка находится в допустимых для оптических измерений пределах и составляет 5-15 %. Создан алгоритм для разработки программного обес-

иркутским государственный университет путей сообщения

печения. С использованием матричной камеры VEC-545-USB для экспериментальной регистрации излучения второй оптической гармоники, применяя созданное программное обеспечение, предложенный метод позволяет определить распределения интенсивности второй оптической гармоники при различных временах экспозиции и обработать результаты контроля оптических систем для получения их основных количественных и качественных характеристик.

Ключевые слова: измерительные системы, компьютеризация, аберрации инфракрасных линз.

Abstract. In this paper we continue the investigation on the Application of nonlinear optics for definition aberration offocusing infrared (IR) lens. Earlier the authors proposed nonlinear optical method based on the conversion of infrared radiation in nonlinear crystals to study aberrations of IR optics. Information about aberrations of IR lens in this case is completely transferred to the structures of the converted radiation. In this paper, we develop a method to automate the experimental studies of the energy distribution of the structure of the optical second harmonic 2 m of laser radiation focused by a lens with spherical aberration in a nonlinear crystal. The method is based on the use of a CCD receiver for registration of the spatio-angular structure of the optical second harmonic and subsequent analysis by means of izophotometry (lines of equal intensity of the images of the second optical harmonic structure) using a computer program. The developed method allows real-time record of parameters of the energy distribution of the structure of the second harmonic to calculate its relative intensity in view of the spherical wavefront aberration of the m frequency fundamental radiation. As the main radiation a laser Gaussian beam is used in the infrared (IR) spectrum (wavelength 1064 nm) focused by a lens with spherical aberration. The relative error is within acceptable limits for optical measurements and is 5-15%. The algorithm for software development. Using sensor VEC-545-USB camera for experimental detection of the optical second-harmonic radiation by using the developed software, we present a method for determining the intensity distribution of the optical second harmonic for different exposure times and obtaining basic quantitative and qualitative characteristics for control of optical systems.

Keywords: measurement systems, computerization, aberrations of infrared lens .

Введение

Традиционные методы контроля качества оптических систем [1] и их основных характеристик, определяющих качество изображения, во многом основаны на визуальных оценках. Как известно [2], визуальные методы контроля качества изображения трудоёмки. Результаты измерений зависят от большого числа факторов, усложняющих задачу оценки качества изображения и тем самым снижающих её точность. Кроме того, визуальные методы нельзя использовать для непосредственного определения характеристик оптических систем, применяемых для создания изображения в инфракрасной (невидимой) области спектра.

Экспериментальная оценка качества изображения (наличие погрешностей оптических систем) может быть выполнена тремя основными способами [3]:

1) теневым методом Фуко, методом Гартма-на и их модификациями, которые, по сути, являются экспериментальными реализациями геометрической интерпретации аберраций оптических систем;

2) интерферометрическим методом, позволяющим экспериментально получить информацию о структуре (топограмме) волнового фронта системы и сравнить ее с теоретическими результатами [4, 5];

3) с использованием изображения светящейся точки, сформированным исследуемой оптической системой, которое анализируется по распределению освещенности, а полученный результат сопоставляется с теоретическими данными [6].

К прототипу последнего метода также можно отнести и метод, представленный в работе [7], применяемый для инфракрасной области излучения. Суть метода заключается в использовании эффекта температурного гашения фотолюминес-

ценции, при котором результат воздействия инфракрасного излучения со специальным экраном есть видимый на этом экране след, оставленный сфокусированным инфракрасным излучением [8]. Метод специфичен тем, что сфокусированное испытуемой оптической системой инфракрасное излучение подвергается «остужению» на тонкой плёнке из металлизированного лавсана, на поверхность которого путём химического осаждения из специального раствора наносится равномерный слой люминофора. По степени потемнения люминофора (по качеству получаемого изображения) в месте прохождения потока инфракрасного излучения судят о характере пространственного распределения интенсивности сфокусированного линзой излучения, о конфигурации его пучка, а также о наличии аберраций в фокусирующей исследуемой оптической системе.

Все вышеперечисленные методы основаны на использовании приемников излучения для регистрации получаемого изображения, обладающих плавной, монотонно возрастающей световой характеристикой [6]. Такие устройства оснащены видеокамерой, которая подключена к компьютеру. В результате обработки и анализа цифровых изображений, которые даёт камера или ПЗС-приёмник, получают результаты контроля и измерения.

В представленной работе рассматриваются возможности комплексного использования нелинейно-оптического метода (НОМ) [7-9] и метода изофот, предложенного авторами работы [10], с целью совершенствования анализа качества инфракрасной оптики. НОМ основан на том физическом принципе, что сфокусированное системой ИК-излучение, проходя через нелинейно-оптическую среду (кристалл), преобразуется по законам сохранения энергии и импульса из инфракрасной области в видимую, сохраняя при этом

информацию об аберрациях (искажениях) волнового фронта ИК-излучения, вносимых фокусирующей оптикой. Пространственно-угловая структура второй гармоники, генерируемая ИК-излучением со сферической аберрацией, состоит из трех ярких кривых, соответствующих векторным синхронным взаимодействиям световых волн в фокусе оптической системы и кольцевом фокусе, а также коллинеарным синхронным взаимодействиям в нелинейно-оптическом кристалле [1112]. Информация об аберрациях фокусирующей ИК-линзы переносится только векторными синхронными взаимодействиями световых волн в нелинейных кристаллах [7], т. е. содержится в кривых пространственно-угловых структур второй оптической гармоники, соответствующих векторным преобразованиям световых волн. В работе [13] показано, что НОМ может найти применение для экспериментальной оценки качества изображения, даваемого оптической системой, фокусирующей инфракрасное излучение в нелинейный кристалл. НОМ сохраняет необходимую степень точности для ряда задач фотоники и оптоинфор-матики. Для реализации данного метода применяется видеокамера, предназначенная для фиксирования на выходе из нелинейного кристалла пространственно-угловой структуры второй оптической гармоники (ВОГ).

Регистрация распределения интенсивности преобразованного по частоте излучения со сферической аберрацией

Для автоматизации процесса обработки цифрового изображения, а также устранения ошибок механического выбора местоположения точек, соответствующих фокусу на оси или кольцевому фокусу ИК-линзы при векторных взаимодействиях световых волн в нелинейном кристалле, в данной работе разрабатывались алгоритмическое и программное обеспечение, которое предназначены для реализации компьютерной версии эффективного метода изофотометрии [10]. Данный метод обработки изображения применялся в отношении пространственно-угловой структуры ВОГ. Метод основан на регистрации серии изображений ВОГ с переменным временем экспозиции для одного и того же положения исследуемой оптической системы относительно нелинейного кристалла и, что важно, на одном и том же фотоприёмнике. В этом случае образуется совокупность (система) фотометрических положений, соответствующих различным уровням освещённости. Контур каждого фотометрического положения является изофотой. Из системы изофот, восстановив функцию распределения освещённости в линиях рассеивания, определяют местоположение максимума освещён-

ности кривых ВОГ. На вид распределения освещённости пространственной структуры ВОГ оказывают влияние геометрические аберрации исследуемой оптической системы [7-9, 11-14]. С учётом геометрии исследуемой оптической системы, а также параметров нелинейного кристалла-преобразователя и представляя функцию рассеивания пространственных структур ВОГ плавной кривой, можно с высокой достоверностью проводить исследования особенностей распределения освещённости в изображениях кривых ВОГ при использовании лазерных гауссовых пучков в качестве накачки при преобразовании излучения или изображения из ИК области спектра в видимую. В проведенных исследованиях экспериментальная установка была оснащена матричной видеокамерой модели УЕС-545-ШВ, которая регистрирует распределение освещённости в оптическом диапазоне, соответствующем трансформированному инфракрасному излучению с длиной волны 1064 нм, то есть ВОГ в зелёной области спектра с X = 532 нм.

На рис. 1 изображена принципиальная схема устройства. Установка содержит осветительную систему, в которую входит источник ИК гауссова пучка (лазер на алюмо-иттриевом гранате) 1 и телескопическая система, состоящая из короткофокусной с малым радиусом кривизны (~10 мм) рассеивающей линзы 2 и собирающей 3 линзы, находящейся на фокусном расстоянии от линзы 2. При такой геометрии эксперимента волновой фронт ИК излучения является плоским. За линзой 3 помещается диафрагма 4, позволяющая плавно изменять интенсивность ИК гауссова пучка света. Далее располагается испытуемая линза 5 (в эксперименте использовалась плоско-выпуклая линза диаметром 125,2 мм и радиусом кривизны 86 мм), которая фокусирует ИК-излучение с плоским волновым фронтом в нелинейный кристалл 7, вырезанный в направлении коллинеарного синхронизма. Волновой фронт фокусируемого линзой 6 ИК излучения в данном случае обладал только сферической аберрацией. Кристалл 8 располагался между «скрещенными» светофильтрами 6 и 8: перед передней гранью нелинейного кристалла 7 устанавливался светофильтр 6 типа ИКС, пропускающий только ИК гауссов пучок (длина волны излучения 1064 нм), а за выходной гранью кристалла -светофильтр 8 типа ЗС, пропускающий только преобразованное излучение с длиной волны 532 нм. Излучение регистрировалось матричной ПЗС-камерой VEC-545-USB 9, установленной параллельно плоскости выходной грани нелинейного кристалла. Нелинейный кристалл 7 устанавливался от фокусирующей исследуемой аберрационной

линзы 5 на её фокусном расстоянии. Получаемое камерой изображение аберрационной структуры ВОГ превращает это изображение в видеосигнал и посылает его через порт USB на персональный компьютер.

Автоматизация обработки изображения структуры преобразованных гауссовых пучков и обсуждение результатов

С помощью разработанной программы «ВОГ 1.0» можно наблюдать линии различной интенсивности и автоматически выполнять съёмку серии последовательных фотокадров с переменным временем накопления. Сформированные ПЗС-камерой изображения вводятся в модуль обработки и выделения линий равной интенсивности.

На рис. 2 показана блок-схема компьютерной программы для графического отображения относительного распределения интегральной интенсивности пространственной структуры ВОГ с выделением линий изофот при исследовании аберраций фокусирующих ИК-линз нелинейно-оптическим методом.

В исходном состоянии параметр «exposure» камеры устанавливался на минимальное значение tj, а отверстие диафрагмы имело такой диаметр,

что световой поток ИК-излучения формировал изображение второй оптической гармоники, состоящее только из одной кривой направления кол-линеарного синхронизма в нелинейном кристалле. Для максимального значения освещённости изображение ВОГ имело вид трёх кривых, соответ-

ствующих коллинеарным (нижняя кривая), векторным в кольцевом фокусе (средняя кривая) и векторным в фокусе на оси (верхняя кривая) преобразованиям световых волн в нелинейном кристалле (рис. 3, б, фотография № 3).

Наличие всех трёх кривых с максимальным значением интенсивности соответствует значению освещенности Еотн1, которое принимается равным единице. В процессе измерения после установки увеличенного времени экспозиции q2 = k  q1 программа выполняет регистрацию изображения картинки ВОГ и вводит его в модуль выделения линии равной интенсивности. Эта линия является контуром фотометрического сечения, соответствующего новому уровню относительной освещенности Еоиет2 = Ч1 / q2 . Таким образом,

Eотн = 1/ Чотн = Ч1 / Чп ,

поэтому линия интенсивности далее помещается в систему координат на уровень £оиш, который и записывается в память. Когда Ч превышает максимальное значение дтах, работа программы заканчивается формированием графического распределения относительной интенсивности ВОГ. Разработанная компьютерная программа подключается к программно-расчетному комплексу, предназначенному для расчета пространственного распределения второй оптической гармоники при накачке излучением, сфокусированным в нелинейный кристалл линзой, обладающей аберрациями.

Определение минимального и максимального значения экспозиции

Чтах. 1Чт1п

Программно -расчетный комплекс

Установка значения д

Регистрация изображения распределения интенсивности

Эндогенные параметр ы оптической системы

Выделения д™

Выделение относительной освещённости Еотн

Отображение линии на пространственные координаты и запись в массив данных

/ Графическое отображение интегральной / интенсивности относительного распределения 'пространственной структуры ВОГ

Рис. 2. Блок-схема программы

J, отн.ед.

А

Ж

2 X, мм

ЦЧ4

б)

Рис. 3. Распределение интенсивности ВОГ для ИК гауссова пучка, сфокусированного плоско-выпуклой линзой со сферической аберрацией: а - расчётные результаты программы, б - полученное экспериментально

Таким образом, в результате запоминания ряда фотометрических сечений и построения в пространственных координатах их исходного вза-

имного расположения формируются графики зависимости интенсивности от координатного положения ВОГ, соответствующих фокусу на оси,

кольцевому фокусу и коллинеарному взаимодействию световых волн (рис. 3, а, слева - направо).

Создан алгоритм, который лег в основу разработки программного обеспечения, названного «ВОГ 1.0».

С помощью матричной камеры УЕС-545-^В и с применением созданного программного обеспечения метод НОМ позволяет исследовать распределения интенсивности ВОГ и обрабатывать результаты контроля качества изображения для получения основных количественных и качественных характеристик исследуемой фокусирующей оптической системы. Для экспериментальной иллюстрации этапов работы программы с исследуемой оптической системой использована линза плоско-выпуклой формы. На рис. 3, а изображён график относительного распределения интенсивности пространственной структуры ВОГ при фокусировке ИК гауссова пучка указанной линзой, обладающей сферической аберрацией. Данный график получен с помощью экспериментального анализа фотографий ВОГ (рис. 3, б) для разного времени экспозиции (для разных диаметров диафрагмы) по методу линий равной интенсивности, или методу изофот.

Из рис. 3 видно, что расчётные значения распределения интенсивности второй гармоники хорошо согласуются с экспериментальными результатами при фокусировке излучения линзой со сферической аберрацией. Первый максимум справа соответствует коллинеарным преобразованиям световых волн в нелинейном кристалле, второй и третий максимумы - векторным преобразованиям в кольцевом фокусе и фокусе на оси для исследуемой фокусирующей системы. Видно, что имеются некоторые различия между пиками интенсивности ВОГ по сравнению с фотографиями, которые можно объяснить такими факторами, как погрешности изготовления линз, несовпадение положения плоскости приемника с положением расчетной фокальной плоскости, наличием остаточных бликов и рассеянного света в аппаратуре контроля. Значение X = 2,25 мм на рис. 3, а является величиной поперечной сферической аберрации испытуемой в эксперименте фокусирующей ИК-линзы.

Заключение

Настоящая работа посвящена развитию нелинейно-оптического метода совместно с методом линий равной интенсивности на основе их компьютеризации для исследования геометрических аберраций фокусирующих ИК-линз. Предложенный в работе совместный метод свободен от недостатков традиционных методов прямого определения интенсивности преобразованного нелинейным

кристаллом ИК излучения с аберрациями, основанных на сканировании изображения. Предлагаемый метод позволяет автоматизировать процесс обработки цифрового изображения, свободен от ошибок механического выбора местоположения точек, соответствующих фокусу на оси или кольцевому фокусу, в которых происходят векторные преобразования световых волн в нелинейном кристалле, содержащем информацию об аберрациях фокусирующей оптики.

Благодаря разработке программного обеспечения для экспериментального измерения величины аберраций оптических систем в инфракрасной области спектра, где в настоящее время не существует достаточно простых и доступных методов, создан новый компьютерный метод на основе нелинейно-оптического преобразования инфракрасного излучения и метода линий равной интенсивности с изменяющимся временем накопления световой энергии. При этом автоматический режим достигнут благодаря тому, что съёмочная камера в процессе фоторегистрации пространственно-угловых структур ВОГ управляется компьютером. Метод позволяет на современном уровне реализовать уникальные возможности нелинейной оптики, объединяя достоинства преобразования инфракрасного излучения в видимую область спектра при высокой скорости и компьютерной обработки экспериментальных данных. В результате проведенных исследований показана возможность определения в реальном масштабе времени относительного распределения интенсивности ВОГ по ее пространственно-угловым структурам для определения величины сферической аберрации испытуемой фокусирующей ИК-линзы.

Работа выполнена при частичной поддержке грантом для молодых ученых ЗабИЖТ (ИрГУПС) № 18 ГР-8.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кирилловский В.К. Оптические измерения. Ч. 3. Функциональная схема прибора оптических измерений. Типовые узлы. Оптические измерения геометрических параметров : учебн. пособие. СПбГУ ИТ-МО, 2005. 67с.

2. Афанасьев В.А. Оптические измерения : учеб. для вузов / под ред. Д.Т. Пуряева. 3-е изд., перераб. и доп. М. : Высш. школа, 1981. 229 с.

3. Креопалова Г.В., Лазарева Н.Л., Пуряев Д.Т. Оптические измерения. М. : Машиностроение, 1987. 264 с.

4. Кирилловский В.К. Оптические измерения. Ч. 5. Аберрации и качество изображения : учеб. пособие. СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. 107 с.

5. Малакара Д. Оптический производственный контроль : пер. с англ. М. : Машиностроение, 1985. 400 с.

6. Кирилловский В.К. Оптические измерения. Ч. 4. Оценка качества оптического изображения и измерение его характеристик. СПбГУ ИТМО, 2005. 67с.

7. Илларионов А.И. Генерация второй гармоники в нелинейных кристаллах излучением со сложной конфигурацией волнового фронта : автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. Новосибирск, 1983. 15 с.

8. Янчук О.В. Отображение нелинейно-оптических свойств одноосных кристаллов в аберрационных структурах второй гармоники : автореф. дис. . канд. физ.-мат. наук. Иркутск, 2009. 22 с.

9. Илларионов А.И., Горева О.В., Горев Д.В. Математическое и компьютерное моделирование пространственно-угловой структуры второй оптической гармоники с учетом сферической аберрации фокусирующей линзы // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2013. № 3 (39). С. 183187.

10. Мальцев А.А., Мальцев М.А. Исследование широкополосной длиннофокусной оптики синхротронной инфракрасной диагностики пучков низкоэнергетич-ных электронов // Измерительная техника. 2000. №. 11. С. 17-22.

11. Stroganov V.I., Illarionov A.I. Optical System Aberration Effect on the Second Harmonic Generation // Optics Communications. 1980. V. 35, № 3. P. 455-460.

12. Строганов В.И., Илларионов А.И.. Аберрационная структура второй оптической гармоники // Журнал прикладной спектроскопии. 1981. Т. 34, Вып. 2. С. 232-237.

13. Илларионов А.И., Иванов М.С. Нелинейно-оптический метод измерения величины сферической аберрации германиевых линз в инфракрасной области спектра // Изв. ВУЗов. Сер.: Приборостроение. 2012. Т. 55, № 1. С. 68-73.

14. Илларионов А.И., Янчук О.В. Нелинейное преобразование излучения по частоте сфокусированного гауссова пучка // Изв. ВУЗов. Физика. 2007. Т. 50, № 12. С. 14-19.

УДК 629.451 Дэмбэрэлсурен Очирхуу,

аспирант Монгольского государственного университета науки и технологии, главный инженер пассажирского вагонного депо, г. Улан-Батор, УБЖД, e-mail: dembee2006@yahoo.com

ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА И ПРОДЛЕНИЕ СРОКОВ СЛУЖБЫ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ УБЖД

Demberelsuren Ochirkhuu

RESIDUAL LIFE ASSESSMENT AND LIFE EXTENSION OF PASSENGER CARS

ON ULAANBAATAR RAILWAY

Аннотация. В настоящее время в УБЖД эксплуатируется всего 287 пассажирских вагонов. На сегодняшний день нормативный срок службы у 37,2 % вагонов инвентарного парка истек, а к концу 2020 года эта цифра может увеличиться до 70 %. С учетом экономической невозможности одновременного обновления всего парка вагонов истекших сроков службы и имеющегося остаточного ресурса подвижного состава было принято решение о проведении обследования технического состояния каждого вагона для обоснования продления срока его службы или исключения из инвентарного парка. Для этого необходимо применять современные численные методы расчета на базе метода конечных элементов (МКЭ) и средств неразрушающего контроля (НК), в том числе с использованием метода магнитной памяти (МПМ) в сочетании с проведением экспериментальных исследований вагонов.

Ключевые слова: продление срока службы вагонов, составление плана вычислительного эксперимента, расчетное исследование несущих конструкций кузова вагона типа 47Д.

Abstract. Passenger coach depot of Ulaanbaatar Railway has 287passenger coaches park and as of2013, 37,2 % of them had been used more than 28 years and is overdue. This passenger coaches depot is the only one that is responsible for maintenance of coaches and their operation. Mongolian passenger coaches technical condition should be defined by considering the usage conditions such as the comparably slow speed, short composition and traveling in the dry climate and other manufacturing features. Then the method which estimates passenger coaches source and algorithm which defines the resource should be developed and tested. By using above mentioned, it could be easy to manage and define the changes in the indicator reliable and solidness of passenger coaches which are overdue.

Keywords: passenger coaches service life prolongation, scheduling of computational experiment, computational study of bearing structures of the coach body type 47D.

Введение

За последный пятилетний период пассажирским вагонным депо УБЖД было разработано и апробировано «Положение о продлении сроков службы пассажирских вагонов УБЖД» и постоянно совершенствуются ремонтные техноло-

гические процессы и типовые процессы диагностирования, которые включают следующие этапы: обследование технического состояния с учетом условий эксплуатации и обмер толщины основных несущих элементов конструкции вагонов нераз-рушающими методами контроля; оценка интен-