ДАТЧИК УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАКТИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАКРЕПЛЕНИЯ РЕЛЬСОВОЙ ПЛЕТИ

Полезная модель относится к области контроля состояния железнодорожного полотна, в частности приборам по определению температуры закрепления участков рельсового бесстыкового железнодорожного пути, основанных на регистрации магнитных шумов Баркгаузена (ШБ).
Одним из определяющих параметров, определяющих напряжённое состояние рельсовой плети бесстыкового пути, является фактическая температура закрепления (ФТЗ). Изменение данного параметра связано с вероятностью внезапного искривление рельсошпальной решётки (выброс пути), приводящее путь в негодное для движения поездов состояние.
В среднем в год происходит более девяти отказа, связанных с такими видами потери устойчивости. (Суслов О. А. Функциональная безопасность эксплуатации бесстыкового пути, дисс. докт. техн. наук.: 05.22.06 / Суслов Олег Александрович. — М., 2017). Применяемый в настоящее время контроль за угоном плетей по контрольным сечениям относительно «маячных шпал» является недостаточно эффективным способом предотвращения выбросов. Для обеспечения большей безопасности движения по бесстыковому пути требуются мобильные средств получения более объективной и легко получаемой информации о состоянии рельсовых плетей при их укладке и эксплуатации.
Известны способы решения, направленные на получение более объективной информации о напряжениях в рельсовой плети, образующихся при изменении температуры окружающей среды и способах их получения. Принцип действия, которых основан на регистрации магнитных шумов Баркгаузена, возникающих при перемагничивании материала рельса. Характеристики этих шумов тесно связаны со структурой материала и его напряжённо- деформированным состоянием (патенты № 2454344, № 2617315, № 2745650).
Недостатком данных решений является отсутствие в описаниях конструктивных предложений, позволяющих использовать их для определения продольных напряжений сжатия и растяжения рельсовых плетей, вызванных изменениями температуры, и для определения фактической температуры закрепления рельсовой плети.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является устройство контроля механических напряжений рельсовых плетей методом шумов Баркгаузена, характеризующееся тем, что состоит из блока накладного датчика, выполненного с возможностью установки на шейке рельса, состоит из катушки возбуждения, установленной на разомкнутом магнитопроводе, измерительной катушки с предварительным усилителем, катушки обратной связи и пирометрического датчика температуры, при этом все три катушки и магнитопровод объединены в сердечник, залитый компаундом, блок закреплён в держателе, который прижат к шейке рельса упругой пластиной, усилие прижатия накладного датчика к шейке рельса составляет 50-100 Н (патент на полезную модель № 190687).
Недостатком данного технического решения является наличие механического контакта витков измерительной катушки с поверхностью шейки рельса.
Наличие прямого механического контакта между катушкой измерения и поверхностью шейки рельса при переустановке блока на шейке рельса, приводит к ее износу. Это приводит к снижению точности определяемых температурных напряжений и, как следствие, к определению фактической температуры закрепления рельсовой плети.
Задачей заявляемого технического решения является повышение безопасности железнодорожного движения.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в повышении надёжности в работе измерительной катушки датчика при определении температурных напряжений в рельсовой плети и фактической температуры закрепления рельсовой плети.
Технический результат достигается датчиком устройства для определения фактической температуры закрепления рельсовой плети, выполненным с возможностью установки на шейке рельса, включающим средства для измерений, содержащие катушку возбуждения, установленную на разомкнутом магнитопроводе, и измерительную катушку, при этом измерительная катушка имеет прокладку, препятствующая механическому контакту с шейкой рельса.
Прокладка выполнена из износостойкого, не экранирующего шумы Баркгаузена материала.
Катушки, магнитопровод и указанная прокладка связаны компаундом в единый блок.
Измерительная катушка выполнена бескаркасной.
Плоскость витков измерительной катушки имеет криволинейный контур шейки рельса в центральной части.
Средства для измерений включают указанную катушку возбуждения, установленную на разомкнутом магнитопроводе, измерительную катушку с предварительным усилителем и пирометрический датчик температуры.
Указанный блок установлен на подпружиненных опорах, дополнительно содержит катушку обратной связи.
Для получения достоверных результатов определения температурных напряжений в рельсовой плети и фактической температуры закрепления рельсовой плети необходимо произвести множество замеров. С этой целью на шейке рельса готовятся несколько площадок для проведения измерений. На каждой площадке производят не менее трех измерений, каждый раз в различных точках не расстоянии в 5-10 мм друг от друга. Перемещение блока из одной точки в другую производят  без снятия блока с рельса. При таком перемещении происходит износ контактной поверхности измерительной катушки. Это сказывается на точности определения напряжений в рельсе и, как следствие, определение фактической температуры закрепления рельсовой плети.
Наличие прокладки, препятствующей механическому контакту с шейкой рельса из износостойкого, не экранирующего шумы Баркгаузена материала, связанной компаундом с катушкой измерительной, исключает износ катушки. Выполнение катушки бескаркасной, имеющей плоскость витков криволинейной контуру шейки рельса в центральной части, увеличивает её чувствительность.
При правильном подборе материала прокладки и её толщины, возможно, многократно увеличить срок работы блока.
Таким образом, наличие прокладки позволяет избежать износа катушки измерительной, возникающего при перемещении датчика по шейке рельса, который влияют на точность определения корреляционных связей между ШБ и температурными напряжениями и, как следствие, точностью определения фактической температуры закрепления рельсовой плети.
Дополнительно снижение износа прокладки проявляется при установке блока на подпружиненных опорах. Подпружиненные опоры позволяют уменьшить усилие прижатия катушки измерительной к шейке рельса, и при перемещении датчика по шейке рельса снижают износ катушки
Устройство блока должно эксплуатироваться при условиях умеренного и холодного климата (исполнение УХЛ по ГОСТ 15150-69) с обеспечением эксплуатационной работоспособности от минус 15°С до плюс 65°С.