ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ РЕЛЬСОВЫЙ УЧАСТОК ДЛЯ ПРОВЕРКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ДЕФЕКТОСКОПОВ

Полезная модель относится к области железнодорожной техники и может использоваться для проверки работоспособности мобильных и съемных дефектоскопов.
Известны различные устройства и способы для настройки дефектоскопов (например, RU 2057333 C1, 1996; RU 2378645 C1, 2010; RU 42664 U1, 2004). Однако все они не обеспечивают полной настройки дефектоскопов, поскольку применяемые эталоны не позволяют проверить работоспособность дефектоскопов, в результате которой могли бы не только выявляться, но и точно идентифицироваться и оцениваться по степени опасности основные естественные дефекты в рельсах. Это связано с тем, что применяемые эталоны по своим отражающим свойствам не в полной мере соответствуют естественным дефектам.
Из известных устройств наиболее близким к предложенному является испытательный рельсовый участок для проверки работоспособности дефектоскопов (контрольный тупик), включающий по меньшей мере один, выполненный с обеспечением возможности установки на нем средства неразрушающего контроля на основе дефектоскопа, контрольный отрезок рельса, в котором выполнены искусственные дефекты (В.С. Лысюк, В.М. Бугаенко. Повреждения рельсов и их диагностика. М., «Академкнига», 2006, с. 551-560).
Преимущественная конструкция участка включает 15 отрезков рельсов типа Р65 с обработанной поверхностью катания. Реальные естественные дефекты в рельсах моделируются со схожими искусственными дефектами в виде плоскодонных отверстий и частично в виде плоских пропилов. При этом не моделируются дефекты в сварных электроконтактных стыках и взаимосвязанные (совмещенные, взаимовлияющие) дефекты в рельсах. Это не позволяет проверить в полной мере работоспособность дефектоскопов, поскольку используемые модели дефектов не идентичны естественным дефектам по отражающим свойствам и не охватывают все виды естественных дефектов в рельсах. Искусственные дефекты в известном устройстве не полностью соответствуют наиболее распространенным естественным дефектам.
Задача, решаемая полезной моделью, состоит в создании испытательного рельсового участка, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в повышении эксплуатационной эффективности испытательного рельсового участка за счет повышения качества и степени полноты настройки и проверки работоспособности дефектоскопов.
Это достигается тем, что в испытательном рельсовом участке для проверки работоспособности дефектоскопов, включающем по меньшей мере один, выполненный с обеспечением установки на нем средства неразрушающего контроля на основе дефектоскопа, контрольный отрезок рельса, в котором выполнены искусственные дефекты, искусственные дефекты образованы отражателями с обеспечением возможности идентичности их отражающих свойств отражающим свойствам естественных дефектов, при этом отражатели выполнены в виде моделей естественных дефектов, включающих модели дефектов в сварных стыках, модели дефектов продольных трещин в рельсах, модели дефектов поперечных трещин в рельсах и модели дефектов взаимосвязанных продольных и поперечных трещин в рельсах. Испытательный рельсовый участок может содержать дополнительные контрольные отрезки рельсов. Контрольные отрезки рельсов могут быть выполнены в виде по меньшей мере одной путевой рельсовой нити. Модель дефектов в сварных стыках может быть выполнена в виде цилиндрического отверстия в зоне сварного стыка в головке рельса с центром на продольной оси симметрии рельса. Модель дефектов в сварных стыках может быть выполнена в виде имеющего форму сегмента поперечного пропила в сварном шве в подошве рельса с центром на продольной оси симметрии рельса. Модель дефектов продольных трещин может быть выполнена в виде продольного горизонтального пропила в головке рельса со стороны ее рабочей боковой грани. Модель дефектов продольных трещин может быть выполнена в виде продольного горизонтального пропила в головке рельса со стороны ее нерабочей боковой грани. Модель дефектов поперечных трещин может быть выполнена в виде поперечного пропила в форме сегмента в головке рельса с центром на продольной оси симметрии рельса. Модель дефектов поперечных трещин может быть выполнена в виде поперечного пропила по форме дуги окружности в головке рельса между поверхностью катания и рабочей боковой гранью головки рельса. Модель дефектов поперечных трещин может быть выполнена в виде поперечного пропила по форме дуги окружности в головке рельса между поверхностью катания и нерабочей боковой гранью головки рельса. Модель дефектов взаимосвязанных продольных и поперечных трещин может быть выполнена в виде продольного горизонтального пропила в головке рельса со стороны ее рабочей боковой грани и продольного цилиндрического отверстия, параллельного продольному горизонтальному пропилу и размещенного под ним. Модель дефектов взаимосвязанных продольных и поперечных трещин может быть выполнена в виде продольного горизонтального пропила в головке рельса со стороны ее нерабочей боковой грани и продольного цилиндрического отверстия, параллельного продольному горизонтальному пропилу и размещенного под ним.
Указанный технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков, при этом все признаки независимого пункта формулы полезной модели находятся в конструктивном единстве и функциональной взаимосвязи. Сущность полезной модели как технического решения выражается в виде исчерпывающей совокупности существенных признаков, характеризующих устройство и находящихся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом.
Классификация дефектов рельсов определена действующей в Российской Федерации нормативно-технической документацией (Классификация дефектов рельсов. НТД/ЦП-1-93. Главное управление пути МПС РФ, М., 1993). К наиболее опасным и наиболее часто встречающимся дефектам относятся:
- поперечные трещины в головке из-за нарушения технологии сварки рельсов (обозначение 26.3),
- трещины в подошве из-за нарушения технологии сварки рельсов (обозначение 66.3),
- горизонтальное расслоение головки из-за наличия скоплений неметаллических включений (обозначения 30Г1, 30Г2),
- поперечные трещины в головке в виде светлых или темных пятен и изломы из-за них вследствие недостаточной контактно-усталостной прочности металла (обозначения 21.1, 21.2),
- поперечные трещины в головке и изломы из-за них вследствие буксования, юза, прохода колес с ползунами или выбоинами (обозначение 24).
Кроме того, к ним относятся дефекты взаимосвязанных продольных и поперечных трещин (обозначения 21, 30Г). Все эти естественные дефекты в виду их опасности должны моделироваться с обеспечением полного соответствия их отражающих свойств отражающим свойствам соответствующих искусственных дефектов.
На фиг. 1 показан поперечный разрез рельса с моделью дефекта в виде цилиндрического отверстия в зоне сварного стыка. На фиг. 2 показан поперечный разрез рельса с моделью дефекта в виде поперечного пропила в форме сегмента в сварном шве в подошве рельса. На фиг. 3 показан поперечный разрез рельса с моделью дефекта в виде продольного горизонтального пропила в головке рельса со стороны ее боковой грани. На фиг. 4 показан поперечный разрез рельса с моделью дефекта в виде поперечного пропила в форме сегмента в головке рельса с центром на его продольной оси симметрии. На фиг. 5 показан поперечный разрез рельса с моделью дефекта в виде поперечного пропила по форме дуги окружности в головке рельса между поверхностью катания и боковой поверхностью головки рельса. На фиг. 6 показан поперечный разрез рельса с моделью дефекта в виде продольного горизонтального пропила и продольного цилиндрического отверстия в головке рельса.
Испытательный рельсовый участок включает по меньшей мере один контрольный отрезок рельса 1, выполненный с обеспечением возможности установки на нем средства неразрушающего контроля на основе дефектоскопа. Контрольный отрезок рельса 1 выполнен преимущественно из рельса Р65-К76 по ГОСТ Р 51685-2000 длиной 1,5 м. В нем выполнены искусственные дефекты, образованные отражателями с обеспечением возможности идентичности их отражающих свойств отражающим свойствам естественных дефектов. В каждом контрольном отрезке рельса 1 может быть выполнен, например, по меньшей мере один искусственный дефект. Отражатели выполнены в виде моделей естественных дефектов, включающих модели дефектов в сварных стыках, модели дефектов продольных трещин в рельсах, модели дефектов поперечных трещин в рельсах и модели дефектов совмещенных продольных и поперечных трещин в рельсах, т.е. охватывают наиболее опасные и наиболее часто встречающиеся естественные дефекты. Количество типов таких моделируемых дефектов может составлять преимущественно девять. Испытательный рельсовый участок может содержать дополнительные контрольные отрезки рельсов 1. Они могут быть выполнены преимущественно в виде путевых рельсовых нитей. Модели дефектов в сварных стыках могут быть выполнены в виде цилиндрического отверстия 2 в зоне сварного стыка в головке 3 рельса 1 (фиг. 1) и в виде выполненного в сварном шве в подошве 4 рельса 1 поперечного пропила 5 в форме сегмента (фиг. 2). Цилиндрическое отверстие 2 выполнено, например, диаметром 13 мм и на глубину 26 мм. Поперечный пропил выполнен, например, шириной 24 мм, высотой 12 мм и с раскрытием 2 мм. Модели дефектов продольных трещин могут быть выполнены в виде продольного горизонтального пропила 6 в головке 3 рельса 1 со стороны ее рабочей или нерабочей боковых граней 7 (фиг. 3). Продольный горизонтальный пропил 6 выполнен, например, шириной 43 мм и протяженностью 72 мм с раскрытием 3 мм на расстоянии 735 мм от торца рельса 1 на глубине 8 мм. Модели дефектов поперечных трещин могут быть выполнены в виде поперечного пропила 8 в форме сегмента в головке 3 рельса 1 с центром на продольной оси симметрии рельса 1 (фиг. 4). Поперечный пропил 8 выполнен, например, шириной 24 мм и глубиной 12 мм с раскрытием 2,5 мм. Модели дефектов поперечных трещин могут быть выполнены в виде поперечного пропила 9 по форме дуги окружности в головке 3 рельса 1 между поверхностью катания 10 и рабочей или нерабочей боковой гранью 7 головки 3 рельса 1 (фиг. 5). Поперечный пропил 9 выполнен, например, диаметром 28 мм на глубине 6,5 мм от поверхности катания 10 на расстоянии 32,5 мм от продольной оси симметрии рельса 1 под углом 48° с раскрытием 2 мм. Модели дефектов взаимосвязанных продольных и поперечных трещин могут быть выполнены в виде продольного горизонтального пропила 6 в головке 3 рельса 1 со стороны ее рабочей или нерабочей боковой грани 7 и продольного цилиндрического отверстия 11, параллельного продольному горизонтальному пропилу 6 и размещенного под ним (фиг. 6). При этом продольный горизонтальный пропил 6 выполнен, например, шириной 43 мм и протяженностью 72 мм с раскрытием 3 мм, на расстоянии 735 мм от торца рельс 1, а цилиндрическое отверстие 11 выполнено диаметром 6 мм и глубиной 43 мм на расстоянии 738 мм от торца рельса 1 и 20 мм от поверхности катания 10.
На контрольный отрезок рельса устанавливают мобильное или съемное средство неразрушающего контроля на основе дефектоскопа и осуществляют настройку и проверку работоспособности дефектоскопа. При этом настройка и проверка дефектоскопа проводится на моделях дефектов, идентичных основным естественным дефектам по своим отражающим характеристикам, т.е. имитирующих естественные дефекты. Это позволяет в полной мере обеспечить качественную настройку и объективность проверки работоспособности дефектоскопов для последующего выявления и идентификации естественных дефектов в рельсах 1. Выбор конкретных моделей дефектов осуществлен экспериментально на соответствие основным естественным дефектам.
Пример реализации. Испытательный рельсовый участок в виде контрольного тупика содержит пять путевых рельсовых нитей, в отрезках рельсов 1 которых выполнены девять моделей основных дефектов - в сварных стыках, продольных и поперечных трещин и взаимосвязанных продольных и поперечных трещин. Испытания, проведенные на участке дефектоскопии дистанции пути ЗАО «Фирма ТВЕМА», показали высокую эксплуатационную эффективность испытательного рельсового участка.
Испытательный рельсовый участок позволяет эффективно настраивать и проверять работоспособность дефектоскопов и отрабатывать навыки операторов по выявлению рельсовых дефектов широкой номенклатуры, включающей основные естественные дефекты в сварных стыках, продольных и поперечных трещин, а также взаимосвязанных продольных и поперечных трещин. Это в свою очередь позволяет снизить количество отказов рельсов 1 в эксплуатации и повысить надежность средств рельсовой дефектоскопии.
Испытательный рельсовый участок, выполненный в соответствии с полезной моделью, имеет более высокую эксплуатационную эффективность по сравнению с известными аналогичными.