Железнодорожная инспекция

Инспекция железных дорог — это практика проверки железнодорожных путей на наличие дефектов, которые могут привести к катастрофическим отказам. США , Федерального управления железных дорог По данным Управления анализа безопасности ^{[ 1 ]} Дефекты путей являются второй по значимости причиной аварий на железных дорогах в США. Основная причина железнодорожных аварий связана с человеческой ошибкой . Вклад плохих управленческих решений в железнодорожные происшествия, вызванные нечастыми или неадекватными проверками на железнодорожном транспорте, значителен, но об этом не сообщает FRA, а только NTSB. Каждый год железные дороги Северной Америки тратят миллионы долларов на проверку рельсов на наличие внутренних и внешних дефектов. Методы неразрушающего контроля (НК) используются в качестве профилактических мер против выхода из строя путей и возможного схода с рельсов.

История

Первые проверки рельсов проводились визуально и с использованием метода масла и Уайтинга (ранняя форма контроля проникающей жидкостью). Многие источники ссылаются на то, что необходимость в улучшении контроля железнодорожных путей возникла после крушения рельсов в Манчестере, штат Нью-Йорк , в 1911 году. Эта конкретная авария привела к гибели 29 человек и ранениям еще 60 человек. Расследование аварии показало, что причиной стала поперечная трещина (критическая трещина, лежащая перпендикулярно длине рельса) в рельсе. Дальнейшие исследования, проведенные в конце 1920-х годов, показали, что дефекты такого типа были довольно распространены. Сегодня, в связи с увеличением железнодорожных перевозок на более высоких скоростях и более тяжелыми нагрузками на оси, критические размеры трещин уменьшаются, и проверка рельсов становится все более важной. В 1927 году доктор Элмер Сперри построил массивный железнодорожный инспекционный вагон по контракту с Американской железнодорожной ассоциацией . Магнитная индукция была методом, который использовался в первых железнодорожных инспекционных вагонах. Это было сделано путем пропускания большого количества магнитного поля через рельс и обнаружения утечка потока с поисковых катушек. С тех пор по рельсам в поисках недостатков проехало множество других инспекционных машин. В 1949 году компания Sperry Rail Service (названная в честь доктора Элмера Сперри) представила ультразвуковую дефектоскопию, а к 1960-м годам системы ультразвукового контроля были добавлены ко всему флоту Sperry. Железнодорожная инспекция продолжает развиваться и по сей день. Такие компании, как Sperry Rail Service, Nordco Inc, Herzog Rail Testing и многие другие, продолжают разрабатывать постоянно расширяющийся набор технологий для обнаружения внутренних дефектов.

Дефекты и расположение

Существует множество эффектов, влияющих на дефекты и отказы рельсов. Эти эффекты включают напряжения изгиба и сдвига , напряжения контакта колеса с рельсом, термические напряжения, остаточные напряжения и динамические эффекты.

Дефекты, вызванные контактными напряжениями или контактной усталостью качения (RCF):

язык губ
проверка головки (трещина в углах манометра)
приседания, которые начинаются с небольших трещин, разрушающих поверхность

Другие формы поверхностных и внутренних дефектов:

коррозия
включения
швы
обстрел
поперечные трещины
колесо горит

Одним из эффектов, который может вызвать распространение трещин, является присутствие воды и других жидкостей. Когда жидкость заполняет небольшую трещину и мимо проезжает поезд, вода попадает в пустоту и может расширить кончик трещины. Кроме того, захваченная жидкость может замерзнуть и расшириться или вызвать процесс коррозии.

Части рельса, на которых могут быть обнаружены дефекты:

голова
сеть
ступня
выкидные ножи
сварные швы
отверстия под болты

Большинство дефектов, обнаруженных в рельсах, расположены в головке, однако дефекты встречаются и в перемычке и подошве. Это означает, что необходимо осмотреть весь рельс.

методы неразрушающего контроля

Перечень методов, применяемых для обнаружения дефектов рельсов:

УЗИ – самый популярный метод
Визуальный осмотр — в первую очередь использование камер для обнаружения сломанных или треснувших стержней в рельсах с болтовым креплением.
Капиллярный контроль (LPI) — используется для ручной проверки соединительных стержней и концов рельсов.
Вихретоковый контроль — отлично подходит для обнаружения поверхностных и приповерхностных дефектов.
Магнитопорошковый контроль (MPI) — используется для детального ручного контроля.
Рентгенография - используется в определенных местах (часто заранее определенных), таких как отверстия для болтов или где термитная сварка. использовалась
Магнитная индукция или утечка магнитного потока - самый ранний метод, используемый для обнаружения невидимых дефектов в железнодорожной отрасли.
ЭМАТ Электромагнитный акустический преобразователь

Использование методов неразрушающего контроля

Упомянутые выше методы используются несколькими различными способами. Зонды и преобразователи можно использовать на «трости», на ручной тележке или в портативной установке. Эти устройства используются, когда необходимо проверить небольшие участки пути или когда требуется точное местоположение. Во многих случаях эти устройства для детального контроля отслеживают показания железнодорожных инспекционных вагонов или железнодорожных грузовиков. Ручные инспекционные устройства очень полезны при интенсивном использовании пути, поскольку их можно относительно легко снять. Однако они считаются очень медленными и утомительными, когда тысячи миль пути требуют проверки.

Железнодорожные инспекционные автомобили и грузовики HiRail являются ответом на сегодняшние потребности в инспекциях с большим пробегом. Первые железнодорожные инспекционные вагоны были созданы доктором Сперри. С тех пор появилось много новых моделей. Эти железнодорожные инспекционные вагоны по сути представляют собой собственный поезд с инспекционным оборудованием на борту. Датчики и преобразователи монтируются на тележках, расположенных под инспекционной машиной. Современные инспекционные машины теперь используют несколько методов неразрушающего контроля. Индукционные и ультразвуковые методы могут использоваться в железнодорожных инспекционных вагонах и работать при скорости испытаний более 30 миль в час (48 км/ч). Усовершенствованные системы камер для обнаружения сломанных шарнирных стержней или отсутствующих болтов. Вихретоковые системы обнаружения приповерхностных дефектов.

Существует множество производителей автомобилей для осмотра дорог и железных дорог, также известных как грузовики HiRail. Почти все эти инспекционные машины HiRail предназначены исключительно для ультразвукового контроля, но есть некоторые из них, способные выполнять несколько испытаний. Эти грузовики оснащены высокоскоростными компьютерами, использующими передовые программы, которые распознают закономерности и содержат классификационную информацию. Грузовики также оборудованы местами для хранения, шкафами для инструментов и верстаками. дефектов . С компьютером используется GPS-модуль для маркировки новых дефектов и определения местонахождения ранее отмеченных Федеральное управление железных дорог (FRA) требует, чтобы любые признаки дефектов немедленно проверялись вручную. Система GPS позволяет следящему автомобилю точно определить, где неисправность была обнаружена ведущим автомобилем. Одним из преимуществ грузовиков HiRail является то, что они могут работать в условиях регулярного железнодорожного движения, не останавливаясь и не замедляя работу целых участков пути. Однако, поскольку руководство железной дороги часто приказывает использовать грузовики HiRail для проверки путей на скорости более 50 миль в час (80 км/ч), пути, о которых сообщается как проверенные, на самом деле не проверяются. Этот факт задокументирован в отчете NTSB о крушении поезда Amtrak в Орегоне в 2006 году.

Будущее железнодорожной инспекции

В связи с увеличением железнодорожных перевозок, перевозящих более тяжелые грузы на более высоких скоростях, необходим более быстрый и эффективный способ проверки железных дорог. Лазеры контролируют геометрию железных дорог , но однажды их можно будет использовать для бесконтактной оценки рельсов. Скорее всего, это будет осуществляться с помощью лазерно-оптических передающих преобразователей при ультразвуковом контроле. Устранение контакта с рельсом однажды может позволить обеспечить высокоскоростное обнаружение дефектов. (В настоящее время испытания рельсов можно проводить на скорости 80 км/ч с помощью ультразвукового поезда Speno US-6.) Еще одной потребностью в будущем является полноценная система контроля рельсов. Шагом в этом направлении является более глубокое исследование рельса с помощью низкочастотных вихревых токов. Другие достижения могут включать нейросетевой анализ сигналов для улучшения обнаружения и идентификации дефектов, а также ультразвук с продольным наведением. Улучшение качества, состава и технологии соединения рельсов может привести к улучшению характеристик износа и увеличению срока службы рельса. Некоторые исследования банитовых сталей выглядят многообещающе. Безопасные и портативные средства безпленочной рентгенографии могут помочь в оценке дефектов на месте. Это всего лишь несколько достижений в процессе разработки для будущего использования.

Примеры поездов

Доктор Желтый (Япония)
Новый измерительный поезд (Великобритания)

См. также

Ссылки

Кэннон Д.Ф., Эдель К.-О., Грасси С.Л. и Соули К. «Дефекты рельсов: обзор». Разрушение и усталость инженерных материалов и конструкций . том. 26. №10. стр. 865–886. Октябрь 2003 г.
Вихретоковый контроль . GE Inspection Technologies Ltd. – Хокинг. 5 апреля 2005 г. http://www.hocking.com/applications/rail/ .
Федеральное управление железных дорог, Управление анализа безопасности. «Железнодорожные происшествия по типам и основным причинам из формы: FRA F 6180.54. Январь-декабрь 2004 г.». 6 апреля 2005 г. http://safetydata.fra.dot.gov/officeofsafety/ .
G-скан . «Практическое применение» Guided Ultrasonics (Rail) Ltd., 6 апреля 2005 г. http://www.guided-ultrasonics.com/rail/index.html .
Судья Том, инж. ред. «Ищем недостатки во всех нужных местах». Железнодорожный век . том. 203. №12. стр. 29–31. Декабрь 2002 г.
Киф, Кевин П. «Классификация путей. Классификация и проверка железнодорожных путей». Журнал «Поезда» . 10 сентября 2002 г.
Национальный совет по безопасности на транспорте. 6 апреля 2005 г. www.ntsb.gov.
Железнодорожная инспекция . Ресурсный центр НДТ. 5 апреля 2005 г.

Внешние ссылки

«MIL-STD-1699B, Неразрушающий контроль стыковых сварных швов крановых и железнодорожных рельсов» (PDF) . Министерство обороны США . 17 июля 1992 года.
Винчестер, Кларенс, изд. (1936), «Обнаружение дефектов рельсов» , «Железнодорожные чудеса света », стр. 919–924, иллюстрированное описание системы обнаружения Сперри.
Руководство по дефектам рельсов Sperry, 1964 г. Дополнительная информация о типах дефектов, которые можно обнаружить в вагоне Sperry.
Голландия Трекстар

[1] Федеральное управление железных дорог

[2] Голландия Trackstar

[ 1 ]

[ 2 ]