Механизмы. Их классификация
МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ
ДИАГНОСТИКИ ПУТИ
Железнодорожный путь характеризуется конструктивно связанными между собой инженерными объектами, образующих дорогу с рельсовой колеей, верхним строением, земляным полотном и искусственными сооружениями.
Рельсовая колея является объектом, непосредственно взаимодействующим с подвижным составом. От ее технического состояния напрямую зависит безопасность движения поездов с установленными скоростями и затраты на текущее содержание и ремонтно-путевые работы. Неисправности рельсовой колеи могут быть вызваны не только отказами элементов ее конструкции, но и неисправностями верхнего строения пути, земляного полотна и искусственных сооружений [6, 46, 47, 59, 78,].
На железных дорогах действует многоуровневая система контроля (мониторинга) железнодорожного пути, включающая в себя мероприятия: комиссионные осмотры объектов железнодорожного пути, организуемые руководителями различного уровня; периодические натурные измерения объектов железнодорожного пути с использованием ручных средств измерения (путевых шаблонов, ручных тележек, линеек, рулеток и др.); периодические диагностические исследования объектов пути под реальной нагрузкой с использованием вагонов-лабораторий (путеизмерительных, дефектоскопных). Виды и периодичность контроля железнодорожного пути регламентируются существующей нормативно-технической документацией [31, 37, 46, 77].
Контрольно-измерительные машины и
механизмы. Их классификация
С появлением железных дорог в России вопросы безопасности движения поездов имеют первостепенное значение. Еще в 1897 г. на 15 съезде инженеров службы пути слушался доклад инженера И.Н. Ливчака об изобретенном им приборе для обнаружения вертикальных толчков, наличие которых на пути отмечалось выбросом краски на движущуюся бумажную ленту – прототип современных носителей информации. В 1911 г. инженером И.Е. Долговым была получена привилегия (патент) на его знаменитую путеизмерительную тележку, которая записывала показания трех датчиков: ширины колеи, возвышения одного рельса над другим и продольного уклона пути. С 1913 г. начали строить путеизмерительный вагон по проекту И.Е. Долгова. Уже в 1915 г. было охвачено проверкой этим вагоном около 820 км пути. В 1916 г. на Екатеринбургской дороге был установлен официальный инспекторский надзор за состоянием рельсовой колеи с помощью путеизмерительного вагона. Им было проверено уже 4800 км пути при средней скорости движения 25 км/ч. С 1923 г. началась массовая постройка путеизмерителей системы И.Е. Долгова. В 1927 г. проведена его модернизация, после чего скорость измерительных проездов была повышена до 30 – 35 км/ч.
С 1958 г. выпускались путеизмерители ЦНИИ МПС, а с 1979 г. – наиболее распространенные на железных дорогах СССР путеизмерители ЦНИИ-2, которые регистрировали на две бумажные ленты (основную и дубликат) состояние рельсовой колеи с пределами измерения: по ширине колеи 1514–1560 мм, по взаимному положению рельсовых нитей по высоте (уровень) ± 150 мм, по положению рельсовых нитей в плане (рихтовка) ± 225 мм, по просадкам рельсовых нитей на базе 2,7 м в пределах ± 50 мм.
К настоящему времени путеизмерители ЦНИИ-2 модернизированы. В эксплуатации находятся путеизмерительные вагоны и вагоны-лаборатории комплексной диагностики пути: КВЛ-П1, КВЛ-П1М, КВЛ-П1МП, КВЛ-П2.1, КВЛ-П3, ЦНИИ-4, путеобследовательская станция (ПС) ЦНИИ-4МД [2, 46, 57]. С помощью этих вагонов производится периодическая системная диагностика состояния пути. Вагоны оснащаются современными компьютерными системами записи и расшифровки информации с использованием систем спутниковой навигации. Это позволяет обследовать и оценить состояние пути на целых направлениях с непрерывной записью на протяжении нескольких тысяч километров по основным геометрическим параметрам рельсовой колеи (взаимное положение рельсовых нитей по высоте; ширине колеи; горизонтальные и вертикальные стрелы изгиба) и дополнительным динамическим параметрам. Основные геометрические параметры рельсовой колеи в путевом хозяйстве железных дорог РФ имеют следующее определение.
Под взаимным положением рельсовых нитей по высоте (уровень) понимается взаимное положение по высоте средних точек головок рельсов, измеренное по нормали к рихтовочной нити и приведенное к базе 1600 мм (рис. 11.1, а).
Ширина колеи (шаблон) – есть расстояние между внутренними гранями головок рельсов, измеренное на расстоянии 13+3 мм от линии, проходящей через середины головок рельсов и проведенной по нормали к рихтовочной нити (рис. 11.1, б).
Горизонтальная стрела изгиба характеризует положение рельсовых нитей в плане (рихтовка), а вертикальная стрела изгиба – в вертикальной плоскости, ориентированной вдоль пути (просадка). Измерения горизонтальных и вертикальных стрел изгиба различными путеизмерительными средствами на базе подвижных единиц производятся от асимметричной хорды с коэффициентом асимметрии в диапазоне от 0,15 до 0,42 (отношение короткой базы к длинной) и приводятся к каноническим схемам измерения: для горизонтальных стрел изгиба – к измерениям от хорды длиной 21.5 м на расстоянии 4.1 м от одного из её концов (рис. 11.1, в), а для вертикальных стрел изгиба – к измерениям от хорды длиной 17 м на расстоянии 2.4 м от одного из её концов. При этом горизонтальная стрела изгиба определяется по внутренней грани рельса на глубине 13+3 мм (аналогично шаблону, см. рис. 11.1, б), а вертикальная стрела изгиба – по средней линии поверхности катания рельса.
На настоящее время в НПЦ ИНФОТРАНС разработаны методы представления геометрических параметров рельсовой колеи, получаемых в канонической форме, в виде натурных неровностей в диапазоне длин волн нормируемой длины. Указанное представление геометрических параметров рельсовой колеи существенно упрощает технологию ремонтных работ.
Реализация методов получения геометрических параметров рельсовой колеи путеизмерительными средствами на базе подвижных единиц осуществляется двумя способами:
– контактным –с помощью специальных механизмов в составе путеизмерительных средств контактирующих с рельсовыми нитями;
– бесконтактным оптическим (ЦНИИ-4), а также ультразвуковым и др. В условиях работы железных дорог РФ (прежде всего климатических) в настоящее время наиболее приемлемым является контактный способ получения геометрических параметров рельсовой колеи; бесконтактный оптический метод – технически и экономически целесообразен для скоростных магистралей в климатических условиях коротких малоснежных зим.
Помимо развития путеизмерительных вагонов, создаются путеизмерительные дрезины. Они предназначены для оперативного контроля состояния пути в пределах отдельных дистанций.
Разработкой систем автоматизированного контроля геометрического положения рельсовых нитей, их программного обеспечения занимается Научно-производственный центр информационных и транспортных систем (НПЦ ИНФОТРАНС), расположенный в г. Самаре, соответствующие лаборатории ВНИИЖТ.
Кроме путеизмерительных вагонов и дрезин, в путевом хозяйстве используются путеизмерительные шаблоны, например, ЦУП-2Д, ЦУП-3Д, АШП-2, путеизмерительные тележки. Тележки ПТ-7, ПТ-7МК и ПТ-8 имеют электронную систему измерений параметров с записью на бумажную ленту самописцем (ПТ-7) и с индикацией параметров на электронных табло (ПТ-7МК.1, ПТ-8).
Для обнаружения скрытых дефектов рельсов применяют: переносные однониточные дефектоскопы РДМ-1; портативные дефектоскопы РДМ-33, РДМ-3, Авикон-02Р для выборочного контроля и контроля сварных стыков; передвижные съемные тележки дефектоскопы Авикон-01; РДМ-2, АВИКОН-11, РДМ-22 дефектоскопные автомотрисы и совмещенные вагоны-дефектоскопы. Дефектоскопные средства в основном оборудуются измерительной аппаратурой, разработанной Институтом мостов при ПГУПС.
Сейчас на железных дорогах России созданы центры диагностики, в которых собирается и обрабатывается информация вагонов-путеизмерителей и вагонов-дефектоскопов. В этих центрах сформированы и постоянно обновляются базы данных, что позволяет обеспечивать глобальный мониторинг состояния пути на железной дороге. Такая база данных сформирована и для ОАО «РЖД» в целом.
Через глобальную компьютерную сеть ОАО «РЖД» возможно формирование запросов на получение соответствующей информации. Линейные подразделения и управления дорог формируют, в свою очередь, электронные отчеты о состоянии дел в путевом хозяйстве.
В путевом хозяйстве используются также системы обследования и диагностики земляного полотна, оснащенные геологической аппаратурой (георадарами).