Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Технические средства рельсовой дефектоскопии и особенности их использования для контроля рельсов в пути
1.1. Обзор технических средств репьсовой дефектоскопии,
1.2. Особенности выполнения операций контроля рельсов в пути при использовании технических средств дефектоскопии
ГЛАВА II. Некоторые вопросы повышения эффективности скоростных магнитных дефектоскопов
2.1. Оценка эффективности оператора и автомата при скоростном контроле рельсов в пути
2.2. Принципы построения автоматического магнитного вагона-дефектоскопа
ГЛАВА III. Передача информации о начале и номере километров с пути в вагон-дефектоскоп
3.1. Состояние вопроса
3.2. Способ кодирования в пути и считывания ъ вагон-дефектоскоп информации о начале и ноиере километров
3-3. Постановка задачи синтеза устройств для передачи кодированной информации с пути в вагон-дефектоскоп
ГЛАВА IV. Исследование характера й параметров помех при считываний информации с пути в режиме остаточной намагниченности
4.1. Методика исследования
4.2. Классификация и параметры помех, возни кающих в считывающей системе вагона-дефектоскопа при работе в режиме остаточ ной намагниченности
ГЛАВА V, Оптимальная система обработки сигналов при считывании информации о километровых знаках
5.1. Обнаружение сигналов от путевых дат- чинов как статистическая задача ь
5.2. Вероятность ошибок при считывании с пути информации о километровых знаках..
5.3. Определение оптимального порога обнаружения считывающей системы и требо -ваний к сигналам от путевых датчиков.
ГЛАВА VI. Разработка путевых кодовых датчжов и аппаратуры для считывания и регистрации номеров километров в показаниях скоростных магнитных дефектоскопов
6.1. Методика исследования магнитных полей датчиков и характера создаваемых ими сигналов в считывающей системе вагона-дефектоскопа 91
6.2. Экспериментальное исследование магнит ных полей датчиков и создаваемых ими сигналов в считывающей системе вагона-дефектоскопа
6.3. Устройство для автоматической отметки километровых знаков в показаниях скоростных магнитных дефектоскопов
6.4. Технико-экономическая эффективность системы автоматической отметки километровых знаков в показаниях скоростных магнитных дефектоскопов.
Заключение. , 119
Литература . 123
Приложения 129
- Особенности выполнения операций контроля рельсов в пути при использовании технических средств дефектоскопии
- Принципы построения автоматического магнитного вагона-дефектоскопа
- Способ кодирования в пути и считывания ъ вагон-дефектоскоп информации о начале и ноиере километров
- Классификация и параметры помех, возни кающих в считывающей системе вагона-дефектоскопа при работе в режиме остаточ ной намагниченности
Введение к работе
Своевременное обнаружение и оперативное изъятие с пути рельсов, содержащих опасные дефекты [зз] , является непременным условием безопасности и бесперебойности движения на железнодорожном транспорте.
Для выявления дефектов в рельсах, уложенных в пути, используются технические средства рельсовой дефектоскопии.
В условиях увеличения скоростей и размеров движения поездов, а также грузонапряженности железных дорог особое значение приобретает скоростная рельсовая дефектоскопия, то есть контроль рельсов при скоростях, сравнимых со скоростями движения поездов. Развитие скоростной рельсовой дефектоскопии связано с разработкой и широким внедрением на сети дорог СССР магнитных вагонов-дефектоскопов [Зі]
Магнитные вагоны-дефектоскопы позволяют выявлять внутренние дефекты в рельсах при скорости до 80 км/час. Однако целый ряд недостатков, важнейшими из которых является малая производительность, низкая достоверность результатов контроля и недостаточная оперативность выдачи сведений о дефектности рельсов, существенно снижает эффективность скоростных магнитных дефектоскопов. Это обусловлено тем, что значительная часть операций по считыванию, переработке и выдаче данных, характеризующих состояние рельсов в пути, осуществляется оператором вагона-дефектоскопа.
Повышение эффективности магнитных вагонов-дефектоскопов может быть достигнуто на базе комплексной автоматизации процесса контроля, предусматривающей решение следующих основных задач:
- создание устройств для автоматической селекции сигналов, соответствующих опасным дефектам, на фоне помех;
- разработка способов и устройств для автоматического считывания с пути и регистрации в показаниях дефектоскопа путевых координат обнаруженных дефектов.
Созданию устройств для автоматической селекции сигналов, соответствующих опасным дефектам, на фоне помех, а также проблеме повышения чувствительности скоростных магнитных дефектоскопов по выявлению внутренних дефектов посвящены исследования, проведенные в отделении транспортной дефектоскопии Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ЦНИИ MEG), Уральском отделении ЦНИИ МПС, Институте физики металлов АН СССР, Новосибирском институте инженеров железнодорожного транспорта, а также за рубежом. Полученные при этом результаты позволяют надеяться на успешное решение этой задачи в самое ближайшее время.
Вопросы создания автоматической координатной системы скоростных дефектоскопов и в целом автоматического дефектоскопа, ранее не рассматривались. Актуальность этих вопросов, обусловленная необходимостью повышения эффективности скоростных дефектоскопов, настоятельно требует их решения.
Особо следует отметить и тот факт, что создание автоматической координатной системы позволит повысить эффективность не только магнитных вагонов-дефектоскопов, но и целого ряда других скоростных контрольно-измерительных устройств (ультразвуковой вагон-дефектоскоп, скоростной путеизмеритель, вагон-лаборатория для контроля контактной сети и т.п.), при работе которых необходима привязка показаний к пути.
Основные трудности при создании автоматической координатной системы скоростных дефектоскопов связаны с разработкой способов и устройств для автоматического считывания с пути и регистрации в показаниях дефектоскопов информации о начале и номере километров
- б -
пути.
Исследованию вопросов, связанных с созданием комплексно автоматизированного скоростного магнитного дефектоскопа и, в частности, с разработкой устройств для автоматической отметки начала и номера километров пути в показаниях дефектоскопов, и посвящена настоящая работа.
В первой главе дан оозор отечественных и зарубежных технических средств рельсовой дефектоскопии и рассмотрены особенности выполнения операций контроля рельсов в пути переносными, съемными и несъемными дефектоскопами, основанными на использовании электротоковых, ультразвуковых и магнитных методов.
Вторая глава содержит анализ работы магнитных вагонов-дефектоскопов, с точки зрения инженерной психологии; здесь же изложены принципы построения комплексно автоматизированного скоростного магнитного дефектоскопа.
В третьей главе рассмотрены известные способы и устройства для передачи информации с определенных точек пути на подвижной состав, а также предлагаемый автором способ кодирования в пути и считывания на подвижной состав информации о начале и номере километ ров; дана постановка задачи синтеза путевых и считывающих устройств, реализующих предлагаемый способ.
В четвертой главе приведена методика и результаты исследования помех, возникающих в считывающей системе вагона-дефектоскопа при работе в режиме остаточной намагниченности; дана классификация помех и определены их параметры.
В пятой главе рассмотрены вопросы построения оптимального обнаружителя сигналов путевого кода на фоне помех. Получены расчетные соотношения для вероятностей ошибок считывания путевого кода; по допустимым вероятностям ошибок определены параметры считывающей
- ? -
системы и требования к амплитудам сигналов от путевых кодовых датчиков»
В шестой главе приведена методика и результаты исследований, связанных с разработкой конструкции путевых кодовых датчиков, индукционной считывающей системы, а также электронной аппаратуры для обработки и регистрации путевого кода в показаниях вагона-дефектоскопа; приведены результаты испытаний разработанных устройств в действующих вагонах-дефектоскопах; дана оценка технико-экономической эффективности системы автоматической отметки километров пути в показаниях скоростных магнитных дефектоскопов
Краткие выводы по результатам работы приведены в заключении.
v -
Особенности выполнения операций контроля рельсов в пути при использовании технических средств дефектоскопии
Контроль рельсов техническими средствами дефектоскопии предусматривает выполнение двух основных операций: обнаружение опасныхдефектов и определение их путевых координат, однозначно и достаточ , но точно указывающих местоположение дефектных рельсов в пути. Путевые координаты являются необходимыми данными для проведения работ по замене дефектных реяьсов.
В съемных дефектоскопах используется звуковая (головные телефоны) или визуальная (стрелочный прибор, электронный осциллограф) индикация факта обнаружения дефекта. Ери этом участок рельса, на котором обнаружен дефект, осматривается оператором дефектоскопа (визуально или с применением средств вторичного контроля); дефектный рельс маркируется, а его путевые координаты (номер километра, пикет, номер звена от начала пикета с указанием нитки пути - левая или правая, а также ориентиры, налример, лереезды, мосты) заносятся в специальную ведомость результатов контроля.
Ери контроле рельсов несъемными дефектоскопами импульсы, возникающее в искательной системе, фиксируются на промежуточный носитель информации, образуя осциллограмму показаний. Регистрация показаний осуществляется в виде стандартных импульсов на обычную бумажную ленту о помощью инерционных электромагнитных самописцев или на светочувствительную бумагу (или кинопленку) в виде импульсов характерной формы с применением малоинерционных магнитоэлектрических вибраторов.6 вагонах-дефектоскопах США запись показаний производится на обычную бумажную ленту в виде стандартных импульсов [70, 73, 8о] . Существенным недостатком такого метода регистрации является то, что наряду с сигналами, соответствующими опасным дефектам, на ленте может появляться значительное количество импульсов, обусловленных неопасными поверхностными повреждениями рельсов и металлическими эпементами верхнего строения пути (подкладками, стыковыми зазорами и т.п.); оценка зарегистрированных на ленте импульсов, то есть выяснение их принадлежности к разряду дефектов или помех, требует остановки дефектоскопа и инатурногои осмотра репьсов. Поэтому усилия специалистов США в обпасти рельсовой дефектоскопии, в первую очередь, направлены на исключение или, по крайней мере, уменьшение числа "лишних" отметок в показаниях дефектоскопа.
Применительно к магнитным вагонам-дефектоскопам США это связывается с решением трех основных задач: разработка намагничивающих устройств, обеспечивающих создание таких магнитных попей рассеяния над опасными внутренними дефектами, которые существенно отличаются от магнитных попей над поверхностными повреждениями репьсов; применение искательной системы, в которой импульсы, наводимые при движении дефектоскопа магнитными полями дефектов и поверхностных повреждений, сохраняют отличительные признаки; использование электронных устройств для объективной оценки характера считываемых с пути импульсов по некоторый характерным признакам.6 дефектоскопах для отсева помех применяют следующие методы и устройства: размагничивание поверхностных слоев головки рельса переменным магнитным полем [во] ; селекция сигналов от дефектов по длительности с использованием электронных анализаторов [69] ; намагничивающая система из трех стержневых электромагнитов постоянного тока (на каждую нитку пути), искательная система из трех пар индукционных локальных катушек и электронная аппаратура для сравнения по амплитуде и полярности импульсов, возникающих в искательных катушках над дефектами и поверхностнымиповреждениями [70] .
В дефектоскопах "Ррегг » для выделения сигналов от дефектов и отсева некоторых типов помех используется искательная система, состоящая для каждой нитки пути из двух групп точечных индукцион вых искателей, расположенных поперек головки рельса на различной высоте вад поверхностью катавия, и электронный анализатор считываемых сигналов [72] Принцип отсева помех основав ва том факте, что соотношение амплитуд импульсов, возникающих в двух группах катушек над внутренними дефектами, отличается от соотношения амплитуд импульсов, наводимых в этих группах катушек магнитными лопями поверхностных повреждений Предложено несколько вариантов [73] искательной системы, каждый из которых предназначен для отсева помех определенного вида 6 [74] описан метод и аппаратура для обнаружения дефектов применительно к магнитным дефектоскопам. Метод заключается в следующем Первоначально рельс намагничивается продольным полем (первым по направлению движения электромагнитом постоянного тока) и исследуется первой индукционной катушкой; затем рельс перемагни-чивается поперечным полем (вторым электромагнитом) и исследуется„ второй катушкой Амплитудное сравнение двух импульсов, которые возникают в первой и второй катушках над определенным рельсовым повреждением, позволяет оценить характер этого повреждения Аппаратура предвазвачева для сравнения по амплитуде двух импульсов, не совпадающих во времени (следующих друг за другом с переменной задержкой, определяемой расстоянием между катушками и скоростью движения дефектоскопа; и содержит блок регулируемого запаздывания (магнитный барабан с приводом от оси вагона) для совмещения первого и второго импульсов во времени, вычитающего устройства и регистратора, реагирующего на разностный импульс определенной попяр , ности.
Следует отметить, что рассмотренные штоды позволяют исключить из показаний дефектоскопов лишь некоторую часть помех. Поэтому оценка отмеченных на ленте сигналов предусматривает остановку
Принципы построения автоматического магнитного вагона-дефектоскопа
Обобщенная блок-схема автоматического магнитного вагона-дефектоскопа (АМВД) приведена на рис. 2-І и содержит следующие основные узлы: искатеньную систему I дня считывания информации с пути; блок селекции дефектов 2; координатный блок 3, вырабатывающий данные о местоположении дефектоскопа дія любого текущего момента времени; выходное устройство 4 дня регистрации результатов контроля.
Результатом контроля можно считать факт обнаружения дефекта и указание его местоположения в пути, которое однозначно и точно определяют, например, следующие путевые координаты: номер километра пути, номер звена от начала километра и номер шпалы от начала звена с указанием нитки пути - левая или правая. При этом регист- радию результатов контроля целесообразно производить по форме, представленной на рис. 2-2.
Первые четыре колонки (слева направо) содержат четырехзначный номер километра; в 5-й и 6-й колонках отмечается двухзначный номер звена от начала километра, в 7-й и 8-Й - двухзначный номер шпалы от начала звена для левой нитки пути; в последующих четырех колонках отмечаются соответственно номер звена и номер шпалы для правой нитки пути.
При движении дефектоскопа по контролируемому участку пути непрерывно регистрируются только номера километров (это служит документом о проверенном пути); в тот момент, когда обнаружен дефект, выходной импульс блока селекции дефектов считывает с координатного блока и подает на регистратор путевые координаты дефекта (но-4 мер звена и шпалы). Таким образом, цифровая отметка в 5-8 или 9-12 колонках свидетельствует о наличии в усазанном месте пути опасного дефекта.
Из записи показаний дефектоскопа, приведенной на рис. 2-2, k видно, что проверен участок пути от 1525-го до 1534-го километра. На 1525, 1526, 1528, 1529, 1531, 1533 и 1534-м километрах дефектов не обнаружено. На 1527-м километре выявлен дефект, точные путевые координаты которого - 32« е звено от начала 1527-го километра, 12-я шпала, витка пути левая. Имеется также дефект на 1530-м километре - 5-ое звено, 19-я шпана, нитка пути правая На 1532-м километре обнаружено три дефекта: один на правой нитке пути с координатами - 16-е звено, 10-я шпана; второй на левой нитке - 28-е звено, 18-я шпана; третий снова на правой нитке - 43» е звено, 9-я шпала» Этих данных вполне достаточно для того, чтобы найти обнаруженные дефекты в пути и произвести замену дефектных рельсов.
Основным узлом АМВД является блок селекции дефектов, лредназ- начевный дня автоматического и надежного выявления сигналов, соответствующих опасным дефектам, на фоне многочисленных помех.
Разработке автоматических устройств для селекции сигналов от дефектов, тесно связанной с вопросами совершенствования намагничивающей и искательной систем существующих магнитных вагонов-дефектоскопов аосвящены работы [28, 55, 62] В частности, в 1966-1968 гг. в Уральском отделении ЦНИИ МПС при участии автора разработана автоматическая аппаратура для селекции сигналов от дефектов в показаниях магнитных вагонов-дефектоскопов [23]
Принцип автоматического отсчета и регистрации путевых координат дефектов поясняется функциональной схемой АМВД (дня одвой нитки пути), приведенной на рис. 2-3.
Отметчик километров 7 формирует импульс начала километра и тподает данные о его номере на регистратор 8. Импульс, соответствующий началу километра, устанавливает на нуль счетчики стыков 6 и яодкпадок 4. Стыковые импульсы, поступающие с искательной системы и отфильтрованные схемой селекции стыков 5, отсчитываются счетчи-" ком стыков Счетчик подкладок сбрасывается на нуль каждым стыковым сигналом и отсчитывает число импульсов, подаваемых со схемы селекции подкладок 3. Информация в счетчиках стыков и подкладок и отметчике километров в процессе движения дефектоскопа изменяется и для любого текущего момента времени однозначно и точно определяет местоположение дефектоскопа относительно пути и, следовательно, путевые координаты дефекта, если таковой будет обнаружен.
Возможен другой вариант регистрации дефектов - с указанием их местоположения в следующих координатах: номер километра и расстояние точки пути, содержащей дефект, от начала километра в метрах (рис. 2-4).
В этом варианте кроме искательной системы I, блока селекции дефектов 2, отметчика километров 3 и регистратора 6 используется генератор эталонных импульсов 4 (например, связанный с осью ваго-на), период повторения импульсов которого соответствует определенной длине пути, и счетчик метража 5. Счетчик метража устанавливается на нуль каждым импульсом начала километра и отсчитывает число эталонных импульсов генератора; для любого текущего момента времени в счетчике содержатся данные о расстоянии вагона-дефектоскопа от начала километра. Форма регистрации показаний для рассмотренного варианта аналогична приведенной выше, только вместо указания номера звеньев и подкладок содержит цифровые данные о расстоянии места дефекта от начала километра в метрах.
Практические преимущества каждого из рассмотренных вариантовкоординатной системы АМВД можно оценить с точки зрения удобства отыскания места дефекта в "натуре" по указанным координатам, точности отсчета координат автоматическими устройствами и технических
Способ кодирования в пути и считывания ъ вагон-дефектоскоп информации о начале и ноиере километров
В Уральском отделении ЦНИИ МНС автором предложен способ передачи информации о начале и номере километров с пути в вагон-дефектоскоп. Предлагаемый способ основан на использовании точечных датчиков, которые располагаются в пути (против километрового столба) в двоичной кодовой комбинации для образования кодированного номера километра (рис. 3-І).
На нерабочей грани рельса I, уложенного в пути, размечаются кодовые позиции 2 9. На позициях 5+8 в соответствии с двоич ныы кодом изображаемой десятичной цифры (одного разряда номера километра) устанавливаются элементарные датчики; при этом наличие датчика на кодовой позиции соответствует симвогу "I", а отсутствие датчика - символу "О". На позициях 3, 4 располагаются датчики, содержащие двоичный код разряда цифры, изображаемой на позициях 5 + 8. На позициях 2, 9 устанавливаются два включающих датчика.
В вагоне-дефектоскопе размещаются информационные II + 16 и включающие 10, 17 считывающие катушки на таком же расстоянии друг от друга, как и кодовые позиции на рельсе. При движении вагона в считывающих катушках возникают импульсы, соответствующие путевым датчикам.
Схемы совпадения 18 - 23 пропускают на регистратор 24 импульсы с информационных катушек только в том случае и в тот момент времени, когда на них поступают одновременно два включающих йм- пульса с катушек 10, 17, соответствующие включающим датчикам 2,9. Этим обеспечивается параллельное считывание путевого кода и уменьшается вероятность считывания ложной информации от рельсовых повреждений и элементов верхнего строения пути.
Очевидным требованием к структуре кода с точки зрения минимальных затрат на изготовление и установку путевых датчиков является минимум "единиц", то есть элементарных точечных датчиков в кодовой комбинации. Этому требованию удовлетворяет, например, код, приведенный в таблице:
Элементарные точечные датчики, образующие путевой код, должны удовлетворять следующим эксплуатационным требованиям.
Прежде всего, должна обеспечиваться возможность надежного считывания сигналов от датчиков на фоне помех; от этого зависит достоверность считывания путевого кода и отметки километров в показаниях дефектоскопа Поскольку датчики предназначены для установки в пути в большом количестве, элементарный датчик должен быть простым и дешевым в изготовлении и эксплуатации, должен сохранять работоспособность при резких колебаниях температуры и влажности, в условиях вибрации и ударов, иметь большой срок службы и, по возможности, не требовать источников питания. Установка кодовой системы датчиков не должна вызывать ухудшения состояния верхнего строения пути, не должна препятствовать прохождению подвижного состава, путевых машин и механизмов, а монтаж системы на месте установки должен быть нетрудоемким.
Считывающая система вагона-дефектоскопа должна быть расположена в габарите подвижного состава и обеспечивать надежное считывание путевого кода в любых метеорологических условиях и широком диапазоне рабочих скоростей дефектоскопа.Принципиально для передачи информации с пути на подвижной состав можно использовать различные виды энергии: электромагнитные и статические магнитные поля, ультразвук, изотопное излучение, видимые световые и инфракрасные лучи. Однако практическое примене- ние того или иного вида энергии связано с рядом ограничений прин-, ципиапьного, конструктивного и эксплуатационного характера [83] .
Использование ядерного излучения вызывает затруднения в части защиты людей от вредного воздействия, поскольку для попадания достаточного количества а - и у - лучей на воспринимающее устройство подвижной единицы, двигающейся в высокой скоростью, необходим радиоактивный источник сравнительно большой мощности.
Применение электромагнитных полей ограничивается весьма высокой стоимостью датчиков - генераторов частот и их эксплуатационной ненадежностью, а также вероятвостью создания помех кавалам связи.
Сложвость датчиков и считывающей системы, звачительвое затухание энергии при прохождении между источником и приемником (особенво в условиях загрязвения среды, во время снегопада, дождя) затрудняет применение ультразвука и световых лучей.
Использование для передачи информации с пути в вагон-дефекто- скоп магнитной энергии является наиболее целесообразным. При этом возможны следующие варианты построения элементарных датчиков и считывающей системы:- датчики из ферромагнитного материала и считывающая индукционная система, расположенная в поле электромагнита вагона-дефектоскопа (считывание в приложенном магнитном поле);- датчики из ферромагнитного материала, намагничивающиеся в пути полем электромагнита вагона и считывающая система, расположенная (по направлению движения) за электромагнитом вагона и вне его поля (считывание в режиме остаточной намагниченности датчиков);- датчики в виде постоянных магнитов и считывающая система, расположенная вне магнитного поля электромагнита вагона.
Применение постоянных магнитов в качестве путевых датчиков имеет существенное преимущество в том смысле, что на подвижном составе не требуется намагничивающей системы; это особенно важно при считывании информации на подвижной состав, не оборудованный электромагнитом, например, в вагон-путеизмеритепь Однако высоко-коэрцитивные материалы, способные сохранять свои магнитные свойства при длительной эксплуатации в условиях вибрации, резких перепадов температуры и воздействия сильных магнитных полей являются дорогостоящими и дефицитными (Ч, 48]
При считывании путевого кода воспринимающим устройством (например, индукционным искателем), расположенным в приложенном поле электромагнита вагона, датчик из магнитномягкого материала можно рассматривать как искусственную неоднородность реЕьса, которая вызывает в месте установки датчика образование местного поля рассеяния Нд Н-Н0, где Нд- попе датчика; Н0 первичное попе в отсутствие датчика; Н - результирующее попе в присутствии . датчика на рельсе. При движении считывающей системы над датчиком, создающим местное попе рассеяния, в искательной катушке наводятся электрические импульсы.
В этом варианте конструкция путевых датчиков и считывающей системы может быть весьма несложной и недорогостоящей (датчики в виде стержней из магнитномягкого материала и индукционные считывающие катушки) Однако имеется ряд недостатков, ограничивающих практическое применение данного варианта.
Известно [l2] , что распределение магнитного поля в межполюсном пространстве электромагнита вагона-дефектоскопа по длине рельса в статике и особенно в движении является неоднородным Считываю щая система дефектоскопа, предназначенная для передачи путевого " кода (набор индукционных катушек), занимает длину вдоль рельса, сравнимую с базой электромагнита вагона. Поэтому импульсы, соот
Классификация и параметры помех, возни кающих в считывающей системе вагона-дефектоскопа при работе в режиме остаточ ной намагниченности
Источники помех (повреждения рельсов и металлические элементы верхнего строения пути) расположены последовательно вдоль рельсового пути. Импульсы, обусловленные источниками помех, цеяесооб-разно рассматривать в функции времени при определенной (известной) -скорости движения дефектоскопа.
Анализ осциллограмм показал, что все возможные помехи ножво разбить на четыре группы, отличающиеся ло своему характеру, спо-. собу математического описания и степени воздействия на систему считывания путевого вода Фон редьса (рис. 4-2) представляет собой результат наложения большого числа импульсов незначительной амплитуды, обуслов ( /ленных мелкими поверхностными повреждениями рельсов, на гармонический сигнал от подкладок Импульсы фона образуют непрерывный во времени стационарный случайный процесс, который может быть описан центральным гауссовым распределением. Интенсивность фона при работе с катушками, ориентированными на нормальную или продольную составляющую магнитного поля рельса, одинакова v Практически влияние фона на достоверность считывания путевого кода можно не учитывать, поскольку они имеют очень малую амплитуду (по сравнению с другими помехами) и могут быть обрезаны пороговым устройством, порог срабатывания которого превышает уровень фона Для дальнейших расчетов уровень фона принят равным 12 ив.
Помехи, имеющие регулярную амплитуду и следующее во времени через определенные отрезки времени, соответствуют элементам крепления контррельсов и рамных рельсов стрелочных переводов (рис.#-3).
Как видно из приведенных осци ллограмм, в катушке НС ра ссмат-риваемые помехи имеют форму, близкую к синусоидальной, а в катушке Ш представляют собой периодическую последовательность коло копообразных импульсов отрицательной полярности. Период повторе- вия импульсов в обоих случаях равен
При скорости движения дефектоскопа 60 км/час амплитуда помех ве превышает 40 мв, а длительность составляет порядка 15 моек.
Эффективным способом отсева таких помех является амплитудное ограничение или пространственная селекция (при этом включающие катушки системы считывания путевого кода должны быть разнесены на расстояние, раввое П --2 , где п.=1,3,5...). Это иллюстрируется рис. 4-3,а, на котором представлена осциллограмма помех, соответствующих участку контррельса и возникающих в двух катушках, . разнесенных на расстояние (вдоль рельса) равное 3 -4й; при этом в момент действия в одной из катушек положительного импульса, в другой существует импульс противоположной полярносте, что исключает возможность одновременного срабатывания обоих включающих каналов.
К этой группе помех относятся импульсы, соответствующие стыковым зазорам, мертвому пространству крестовин и отведенному концу усовиков. Во времени эти импульсы следуют через значительные отрезки времени (порядка 0,8 - 1,6 сек при скорости движения дефектоскопа 60 км/час), определяемые длиной рельсовых звеньев и конструктивными размерами крестовин.
На рис. 4-4 приведены осциллограммы импульсов от стыковых зазоров; импульсы, соответствующие мертвому пространству крестовин и усовикам, выеют такую хе форму, В катушке ПС стыковой сигнал представкяет собой симметричный развоподярвый имиунъс. 6 катушке НС стыковой импупьс имеет иную форму: положительную часть значительной амплитуды и два отрицательных выброса меньшей амплитуды, во большей длительности, чем в катушке ПС.
Амплитуда и длительность рассматриваемых импульсов является случайной величиной и зависях (при постоянной скорости движения) ох величавы зазоров (кохорая сама во себе является случайной) и положения считывающей вахушки при прохождении над источниками помех (зазора релье-катушка, угла наклона горизонтальной пвоскосхи катушки к поверхности катания рельса).
Статистическая обрабохка экспериментальных данных, проведенная по методике [44] , воказава (см. приложение I), что амплитуда импульсов даввой группы распределена во нормальному закову [9,44]к2ібА - среднеквадратическое отклонение.
Длительность сигналов (измеренная по основаниям импульсов на уровне фона) также распределена по нормальному закону с математическим ожиданием tnx и Дисперсией бх .
Статистики распределения амплитуд в длительностей определены охдевьво двя положительных и отрицательных частей импульсов, соответствующих считыванию катушками НС и ПС; при эхом установлено, чхо амплитуды положительной и отрицательной части импульсов в катушке ПС равны между собой (с точностью 5%), а средвие значения амплитуд положительной и отрицательной части импульсов в катушке « НС звачихевьво отличаются между собой и ох вышеуказанных амплитуд. Средние звачевия длительностей положительной и отрицательной части импульсов в катушке ОС, а также положительной части импульса в катушке НС равны между собой; среднее значение длительности отри- дательной чаете импульса в катушке НС существенно бопьше вышеуказанных длительностей.
Значеная статистик распределения амплитуд и длительностей помех третьей группы приведены в таблице 4-І..К ним относятся импульсы, обусловленные достаточно развитыми повреждениями рельсов, амплитуда которых превышает уровень фона А ср.
Источники этих помех (развитые дефекты, выколы, раковины и другие повреждения) имеют различную степень развития и расположены случайным образом вдоль рельсового пути» Помехи данной группы образуют последовательность одиночных импульсов, различных по , форме, амплитуде и длительности, следующих друг за другом через случайные промежутки времени.
Описание случайной последовательности импульсных помех сводится к указанию вероятностных характеристик трех случайных величин [59] : AL, д.с (или tK ) и Тс , где AL - амплитуда,tu- длительность, AL - интервал между началами соседних импульсов в последовательности, tK - моменты появления импульсов (рис. 4-5).Б результате статистической обработки экспериментальных данных, проведенной по методике [44] , установлено, что амплитуда . случайных помех и их длительность (измеренная по основаниям импуль сов на уровне фона Аф) распределены по экспоненциальным законам
