Детектор дефектов

Стандартная североамериканская установка комбинированного детектора горячего бокса и перетаскивающего оборудования.

Детектор дефектов — это устройство, используемое на железных дорогах для обнаружения проблем с осями и сигналами в проходящих поездах . Детекторы обычно интегрированы в рельсы и часто включают в себя датчики для обнаружения различных проблем, которые могут возникнуть. Детекторы дефектов были одним из изобретений, которые позволили американским железным дорогам устранить камбуз в задней части поезда, а также различных станционных агентов, размещенных вдоль активных маршрутов для обнаружения небезопасных условий. С тех пор использование детекторов дефектов распространилось за границу и на другие железнодорожные системы.

История

До появления автоматических детекторов бортовые бригады и путевые рабочие, использовавшиеся для визуального осмотра поездов на предмет дефектов, например, « горячих коробок » (перегрева подшипников), дымили или светились красным. К 1940-м годам автоматические детекторы дефектов включали инфракрасные датчики для горячих ящиков, провода, очерчивающие границу зазора для обнаружения высоких и широких грузов, а также «хрупкие стержни» - хрупкие стержни, установленные между рельсами, - для обнаружения тянущего оборудования. Детекторы будут передавать свои данные по проводным каналам на удаленные устройства считывания на станциях, в офисах или блокирующих башнях , где датчик с щупом и цилиндром будет фиксировать показания для каждой оси; дефект регистрировался резким скачком на графике, и звучала сигнализация или подавался видимый сигнал поездной бригаде.

Первые компьютеризированные детекторы имели индикаторы, указывающие характер дефекта, и числовое отображение соответствующего номера оси.

Seaboard Air Line была первой железной дорогой, которая установила детекторы дефектов, которые «передавали» свои результаты по радио, перевозимым поездными бригадами, примерно с 1960 года, причем первый из них был установлен в Райсборо, штат Джорджия , на их ныне заброшенном подразделении в Эверетте. Более поздние модели позволяли бригадам взаимодействовать с детектором, используя функцию тонального набора на своих радиостанциях, чтобы вызвать отчет о дефекте. Сегодня детекторы дефектов обычно являются частью платформ общего мониторинга, отслеживающих состояние поездов.

Продолжительность: 24 секунды. 0:24

Показания детектора дефектов Кэмпвилля

Детектор дефектов будет звучать так: (Это было считывание данных поезда CSX Q452-05 детектором дефектов Кэмпвилля 6 апреля 2019 года. Детектор дефектов расположен в Кэмпвилле, штат Флорида , в подразделении CSX Wildwood .)

CSX ДЕТЕКТОР ДЕФЕКТОВ ОБОРУДОВАНИЯ. МИЛЕПОСТ 7-0-0-ТОЧКА-1. БЕЗ ДЕФЕКТОВ. БЕЗ ДЕФЕКТОВ. ВСЕГО ОСЕЙ 7-3-8. ДЛИНА ПОЕЗДА 1-3-7-6-4. СКОРОСТЬ 4-5. КОНЕЦ ПЕРЕДАЧИ.

Достижения 21 века

В 2000-х годах в детекторы дефектов все чаще входили компьютеры для создания более подробных и точных отчетов о состоянии поездов. Современные системы используют компьютерные программы для анализа фотографий и выявления потенциальных ошибок для проверки людьми. Основное внимание было уделено сокращению количества ложных срабатываний, из-за которых поезда должны останавливаться и проходить проверку, что приводит к задержкам.

Датчики

Детектор горячего ящика

Установленные дефектоскопы могут включать широкий набор различных датчиков. Типы датчиков описаны в подразделах ниже:

Горячая коробка

Горячие ящики или детекторы горячих подшипников (HBD) используются для измерения температуры опорных подшипников поезда. Обычно они состоят из двух инфракрасных глаз на каждой стороне путей, которые следят за направлением движения поезда.

Они регистрируют излучение каждого подшипника скольжения, проходящего над ними. Если подшипник достигает максимальной температуры, обеспечивающей безопасное движение, детектор сигнализирует об этом и считает это дефектом. Поскольку подшипники могут сгореть всего за три минуты, на многих железных дорогах чрезвычайно распространены установки детекторов горячих ящиков.

Акустические датчики подшипников

Эти детекторы слышат звуки проезжающих поездов и идентифицируют звуки, соответствующие неисправным подшипникам. При обнаружении звука, похожего на шум неисправного подшипника, вагон с шумом следует снять с поезда на следующей остановке для осмотра и при необходимости ремонта. Они также используются для уменьшения количества ложных срабатываний, генерируемых детекторами горячих ящиков.

Детекторы перетаскивающего оборудования

По всей ширине железной дороги расположена колонна конусов (как шпала), прикрепленная к стрелочному переводу. Все, что тянется из поезда, ударится об этот конус, толкая его назад и разрывая контакт. Затем он возвращается в свое нормальное положение, чтобы подготовиться ко всему, что может оказаться под поездом. Детектор зарегистрирует это действие и пометит его как дефект. Хрупкие стержни до сих пор используются повсюду, но их все равно приходится ремонтировать. Со временем металлические заслонки детектора буксирного оборудования придется заменять из-за их значительного повреждения.

Системы одноразового использования обычно включают в себя хрупкую зацепную планку или проволоку / оплетку из нержавеющей стали, натянутую между рельсами, а обычно также и снаружи рельсов, прикрепленную к шпалам. Если на стержень или оплетку что-то ударяется, он рвется, и разрыв цепи предупреждает о наличии перетаскиваемого предмета.

Системы с автоматическим сбросом обычно включают в себя систему поворотных штифтов, позволяющую мишени сбрасываться после попадания.

Детекторы высокого автомобиля или смещенного груза

Инфракрасные лучи размещаются горизонтально над путями (высокий вагон) или вертикально рядом с путями (перемещенный груз). Все, что нарушает балку, будет считаться дефектом. Детектор высоких автомобилей размещается везде, где автомобиль слишком высокой высоты может оказаться на линии с низким дорожным просветом. Детектор смещенной нагрузки в основном встречается на железных дорогах, где преобладают двухъярусные поезда , поскольку контейнеры могут смещаться и представлять опасность для ферм мостов или стен туннелей.

Детекторы удара колес

Детекторы удара «горячего ящика»/колеса в метро Шанхая

Датчики колес, расположенные вдоль путей, определяют ровные места на колесах поезда. Любое спущенное колесо, на котором становится слишком опасно передвигаться (большое плоское пятно на колесе поезда), будет считаться дефектом. Обычно в этих системах используются акселерометры, тензодатчики, оптоволоконные методы или новейший детектор фазы удара колеса (WIPD). Детектор ударной нагрузки колеса (WILD) измеряет удары, но не сравнивает эти измерения с чем-либо: просто с показаниями удара. Они не пытаются учесть разницу в подрессоренной массе, поскольку измеряют воздействие дефекта колеса, а не ударную нагрузку. Таким образом, один и тот же дефект колеса будет иметь гораздо большее влияние, когда вагон загружен, а не когда он пустой.

Датчик контроля состояния колеса контролирует состояние колеса независимо от подрессоренной массы – независимо от нагрузки. Они делают это путем вычитания массы колеса, чтобы получить нормализованное значение удара. Поэтому эти системы обычно лучше обнаруживают более мелкие дефекты с большим разрешением.

Детектор скольжения/горячего колеса

Обычно это длина боковых инфракрасных детекторов, которые могут определить, заблокировалось ли колесо и скользит по трассе или заблокировались тормоза, что привело к нагреву всего колеса.

Детекторы дисбаланса автомобиля (поперечные и сквозные)

Эти детекторы обычно представляют собой мостовые весы и/или систему WILD, поскольку они предназначены только для измерения разницы веса.Они не обязательно должны быть такими же точными, как обычные весы или системы WILD, но достаточно точными, чтобы иметь возможность усреднить вес тележек во время проезда поезда, рассчитать относительную балансировку вагонов и определить, загружен ли один рельс недопустимо больше ( в процентах), чем другой. Обычно это не выполняется на пустых вагонах из-за значительного процентного дисбаланса, который может быть вызван колебаниями веса из-за геометрии траектории тележки или проблем с колебанием веса, которые с точки зрения разницы веса относительно более значительны по сравнению с загруженным вагоном.

Мониторы габаритов

В этих детекторах могут использоваться различные датчики (видео, лазерные, инфракрасные), но обычно они представляют собой защитную завесу: портал над рельсом с датчиками для обнаружения всего, что находится за пределами габарита. Поэтому они проверяют зону безопасности и предупреждают, если что-то обнаруживается за ее пределами.

Детекторы низкого шланга (воздушного шланга)

Эти системы отличаются от детекторов буксирного оборудования, которые отслеживают все, что волочится из поезда, соединяющегося со шпалами.Детекторы низкого давления тормозных шлангов специально проверяют положение между двумя вагонами и измеряют провисание тормозных шлангов. Тормозным шлангам нужно немного провисать, но не настолько, чтобы они могли коснуться земли или оборудования и сместиться.

Обычно в этих системах используется вертикальная планка, установленная на одной стороне пути, с инфракрасными датчиками, направленными поперек пути на ответную планку, а установленные приемники направлены назад, на инфракрасные лучи. Когда поезд проезжает мимо, инфракрасные датчики проверяют конкретно зону сцепки и предупреждают, если в этой зоне будет обнаружено что-либо, что ниже допустимого.

Системы контроля видео/изображений

Эти системы полагаются на набор видеоустройств, расположенных в различных местах между рельсами и по обе стороны пути, которые отслеживают конкретные компоненты тележки (такие как тормозная балка, пружины, фрикционные клинья и т. д.), и эти данные затем подвергаются анализу изображений для определить, есть ли проблемы с обслуживанием.

Системы профилей колес

Это лазерные установки, установленные между шпалами или вместо них. Они указывают на профиль колеса и специально измеряют форму профиля, выполняя различные измерения углов и длин. Системы также дают дифференциальные измерения для двух колес колесной пары.

Детекторы производительности тележек

Детектор производительности тележки – система TBOGI

Детекторы производительности тележки контролируют геометрию хода тележки и ее нестабильное поведение.

Геометрия отслеживания тележки включает положение отслеживания и угол атаки для каждой оси, а также вращение, смещение, межосевое смещение и ошибку отслеживания для каждой тележки. Детекторы работы тележки могут обеспечить раннее обнаружение дефектов тележки и раннее предупреждение о риске схода с рельсов из-за подъема фланца или обрыва рельса.

Детекторы производительности тележек чаще всего используют оптические методы и устанавливаются рядом с путями, а датчики колес крепятся к рельсам.

Мониторы обрыва рельсов

Эти детекторы либо подают и контролируют радиосигналы на рельсы, либо полагаются на электрическую целостность существующих путевых цепей для обнаружения обрывов железнодорожных линий. Эти детекторы чаще всего используются в высокоскоростных сетях.

Реле температуры на рельсах

Эти детекторы представляют собой сеть небольших детекторов, установленных на определенном участке рельса. Детекторы обычно представляют собой комбинацию датчиков температуры и тензодатчиков (поэтому измерения производятся в градусах Цельсия и силе в килоньютонах). Они измеряют температуру и напряжение/напряжение на рельсе, чтобы убедиться, что эти измерения не выходят за пределы структурной целостности.

Эти системы изначально калибруются для определенного «нейтрального состояния» путем измерения рельса при нейтральном сжатии (без вытягивания или толкания) и согласованной нейтральной температуре окружающей среды. Затем система измеряет рельс, чтобы определить, не выходят ли эти параметры слишком далеко от нейтрального состояния, и предупредит, если рельс приближается к нарушению структурной целостности.

Наземный шум (GBN)

Это комбинация акселерометров на трассе и еще одного акселерометра, установленного в скале рядом с трассой. Корреляция этих измерений показывает, сколько путевого шума распространяется через балласт в пласты коренных пород. Это напрямую коррелирует с уровнем шума в окружающей местности.

Наземные системы подавления шума обычно устанавливаются вблизи или внутри туннелей.

Детекторы тормозной колодки

Они отличаются от обычных систем видеоизображения, поскольку предназначены специально для визуализации полосы над рельсом, в которой находится тормозная колодка. Система определяет заднюю пластину тормозной колодки, а затем определяет, сколько в миллиметрах осталось тормозной колодки. Если система не обнаруживает тормозной колодки за задней пластиной, она обычно определяет, что колодка отсутствует.

Датчики монитора состояния колес

Взвешивание датчиков движения для определения осевых нагрузок или дисбаланса

Видеть:

• Железнодорожное взвешивание в движении по нагрузкам на железнодорожные оси

Детекторы широкой нагрузки

Мост пересекает железную дорогу двумя лазерными лучами, освещающими каждую сторону проходящего поезда. Все, что пересекает балку, будет считаться дефектом. Этот датчик также может быть интегрирован в детектор высокого автомобиля.

Конструкция и габариты нагрузки

Основные статьи: Калибр конструкции и Манометр нагрузки.

Галерея

• 
  Детектор дефектов CSX, расположенный в дальнем сарае для оборудования.
• 
  Обзор установки датчика удара колеса

См. также

• Счетчик осей
• Крушение
• Железнодорожная терминология

Внешние ссылки

• Говорящий детектор CONRAIL (.wav) (аудио). Депью, Нью-Йорк.
• Говорящий детектор CONRAIL (.wav) (аудио). Ланкастер, Нью-Йорк.
• Детектор ударной нагрузки колес (фото). Лара, Австралия.
• Звуковые клипы говорящего детектора (аудио). Историческое общество железных дорог Западного Нью-Йорка.