Система для дефектоскопирования рельсов

ОЮЗ СОВЕТСНИ) ЦИАЛИСТИЧЕСН СПУБЛИН А 47 19 1 90 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ВИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСК яжени 00 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Уральский электромеханический институт инженеров железнодорожного транспорта(56) 1. Самойлов А. И., Орлов В. В, Перспективы автоматизации процесса разделениясигналов в скоростной рельсовой дефектоскопии, - Вопросы автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте, Вып. 13, М., Транспорт, 1966.(54) (57) СИСТЕМА ДЛЯ ДЕФЕКТОСКОПИРОВАНИЯ РЕЛЬСОВ, содержащая установленные в вагоне-дефектоскопе блок индуктивной связи с рельсовым путем, соединенный с аналого-цифровым преобразователем, который соединен с цифровой линиейзадержки, и выходов которой подключены и рвым входам устройства подсчета функзаимной корреляции, пороговые устр а, соединенные с устройством подсчета функции взаимной корреляции, цифровое запоминающее устройство, п выходов которого подключены к вторым и входам устройства подсчета функции взаимной корреляции, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения помехоустойчивости, она снаб. жена связанным с колесной парой вагонадефектоскопа преобразователем скорости движения в частоту и напряжение, импульсный выход которого подключен к второму входу цифровой линии задержки, а между цифровым запоминающим устройством и устройством подсчета функции взаимной корреляции установлен блок преобразователей, п управляющих входов которого подключены к аналоговому выходу преобразователя скорости движения в частоту и на 1014784Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано, в частности, для оперативногообнаружения дефектов в рельсах с помощьювагона-дефектоскопа.Известны системы для дефектоскопирования рельсов с использованием вагоновдефектоскопов: в которых искательная система, закрепленная на вагоне-дефектоскопе,перемещается над рельсом контролируемогоучастка пути. Электрические сигналы, вырабатываемые искательной системой записываются на бумажную или магнитную лентыили кинопленку. Наличие дефекта в рельсеопределяется путем визуального просмотразаписанного изображения сигнала и сравнения его с сигналом заранее известной формы от опасного дефекта.Недостатком этих систем является то,что визуальная обработка результатов контроля делает анализ недостаточно надежным,субъективным и трудоемким,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство скоростного дефектоскопирования рельсов, содержащееискательную систему, линию задержки, выполненную на распределителях ОИ, БИ иячейках памяти ЯП, устройство подсчетафункции взаимной корреляции, включающееумножитель и интегратор, запоминающееустройство для хранения эталонного сигналаот опасного дефекта, выполненное в видегенератора сигналов 1.Недостаток известного устройстваузкие функциональные возможности, заключающиеся в том, что для эффективного обнару)кения дефектов требуется поддержаниепостоянной скорости вагона-дефектоскопа.Этот недостаток объясняется тем, чтопри изменении скорости вагона существенноизменяется форма сигнала от опасного дефекта, причем при изменении скорости движения вагона-дефектоскопа деформацияформы сигнала от дефекта происходит нетолько вследствие сжатия или растяжениясигнала во времени, но также и вследствиевлияния других факторов, в свою очередьнелинейно зависящих от скорости, напримервихревых токов, гистерезиса и др, Это обстоятельство приводит к несоответствиюформ эталонного и сравниваемого сигналов,что вызывает снижение помехоустойчивостии может привести к пропуску сигнала отопасного дефекта. Поддержание постояннойскорости вагона-дефектоскопа в условияхэксплуатации железных дорог является существенным ограничением и в ряде случаевнеприемлемо.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, заключающеесяв том, что обнаружение опасных дефектовв рельсах производится на различных скоростях движения вагона-дефектоскопа, а г 10 15 20 25 30 35 40 45 51) 55 также повышение помехоустойчивости системы.Поставленная цель достигается тем, что система для дефектоскопирования рельсов, содержащая установленный в вагоне-дефектоскопе блок индуктивной связи с рельсовым путем соединенный с аналого-цифровым преобразователем, который соединен с цифровой линией задержки, л выходов которой подключены к и первым входам устройства подсчета функции взаимной корреляции, пороговые устройства, соединенные с устройством подсчета функции взаимной корреляции, цифровое запоминающее устройство, л выходов которого подключены ко вторым и входам устройства подсчета функции взаимной корреляции, снабжена связанным с колесной парой вагона-дефектоскопа преобразователем скорости движения в частоту и напряжение, импульсный выход которого подключен к второму входу цифровой линии задержки, а между цифровым запоминающим устройством и устройством подсчета функции взаимной корреляции установлен блок преобразователей, л управляющих входов которого подключены к аналоговому выходу преобразователя скорости вдижения в частоту и напряжение.На фиг. 1 изображена функциональная схема системы; на фиг. 2 - кривая зависимости изменения формы сигнала от скорости.Система скоростного дефектоскопирования рельсов содержит искательную систему 1 установленную между полюсами электромагнита вагона-дефектоскопа, аналогоцифровой преобразователь 2, цифровую линию 3 задержки, имеющую п выходов, устройство 4 подсчета нормированной функции взаимной корреляции, цифровое запоминающее устройство 5, блок 6 управляемых нелинейных преобразователей 7, преобразователь 8 скорости движения в частоту (выход а) и напряжение (выход б), связанный с колесной парой 9 тележки вагонадефектоскопа, пороговое устройство 10.Устройство работает следующим образом, Аналоговый электрический сигнал, отображающий изменение магнитного поля над головкой рельса, снимается с катушки искательной системы 1, преобразуется аналого-цифровым преобразователем 2 в цифровую форму и поступает в параллельном коде на вход сдвигающего регистра, выполняющего функции цифровой линии 3 задержки.В цифровое запоминающее устройство 5 заранее внесен сигнал от опасного дефекта, записанный при некоторой средней скорости вагона-дефектоскопа, например 30 кмч. Каждое отсчетное значение этого сигнала подается в блок 4 подсчета функции взаимной коллеляции через свой нелинейный преобразователь 7 блока 6, Управляющее на1014784 3пряжение на входы указанных нелинейных преобразователей поступает с аналогового выхода б преобразователя 8 скорости движения в частоту и напряжение. Нелинейные преобразователи 7 корректируют отсчетные значения сигнала, хранящегося в цифровом запоминающем устройстве 5, в соответствии с величиной текущей скорости движения вагона-дефектоскопа. При движении вагона-дефектоскопа происходит продвижение п роч иты вае мого с рельса сигнала по линии 3 задержки, которое осуществляется тактовыми импульсами, поступающими с импульсного выхода а преобразователя 8. Частота тактовых импульсов пропорциональна текущей скорости движения вагона-дефектоскопа.В блоке 4 подсчета нормированной функции взаимной корреляции происходит перемножение и суммирование скорректированных значений сигнала от опасного дефекта, хранящегося в цифровом запоминающем устройстве 5, и отсчетных значений текущего сигнала, снимаемого с отводов цифровой линии 3 задержки. Наличие дефекта регистрируется пороговым устройством 10 в момент превышения порогового уровня сигналом, пропорциональным функции взаимной корреляции. Рассмотрим подробнее назначение блока 8 преобразователя скорости движения в частоту и напряжение и блока 6 нелинейных преобразователей.При различной скорости движения сигнал, прочитываемый с одного и того же отрезка пути, например, равного межполюсному расстоянию, занимает различные интервалы времени, Для нормальной работы устройства необходимо, чтобы в линии задержки по всем отводам располагался независимо от скорости сигнал, соответствующий одинаковому расстоянию пути. Для этого тактовые импульсы, поступающие на вход линии задержки и продвигаюшие по ней сигнал, вырабатываются в блоке 8 с частотой, пропорциональной скорости движения вагона-дефектоскопа, Таким образом, чем больше скорость считывания дефекта с рельса, тем быстрее будет производиться продвижение сигнала по линии задержки, в результате чего расстояния между отсчет- ными значениями сигнала совпадают с расстояниями между отводами линии задержки.Нелинейные преобразователи 7 блока 6 корректируют отсчетные значения хранящегося в цифровом запоминающем устройстве 5 сигнала в соответствии с величиной скорости движения вагона-дефектоскопа. Закон преобразования каждого нелинейного преобразователя задается индивидуально на основании предварительных экспериментальных исследований изменения формы сигнала от скорости,Пусть, например, сигнал от опасного дефекта, хранящегося в памяти, имеет видкривой 1, а сигнал от этого же дефектапри другой скорости вагона-дефектоскопа -вид кривой 11 (фиг. 2). Из графическихматериалов видно, что для коррекции формысигнала 1-ю ординату нужно увеличить,1-ю уменьшить, а к И-й ординате, ранее равной нулю, нужно прибавить отрицательноезначение. Следовательно, при изменении ско 10 рости в широких пределах отдельные ординаты нужно изменять нелинейно не толькопо величине, но и по знаку.Таким образом, расположение в линиизадержки сигнала, соответствующего одинаковому расстоянию пути при любой скорости, и одновременная корректировка хранящегося в памяти сигнала делает процессобнаружения опасного дефекта в рельсенезависимым от скорости движения вагонадефектоскопа.Кроме того, строгая привязка отсчетныхзначений сигнала к отводам линии задержкиприводит к повышению помехоустойчивостиво всем рабочем диапазоне скоростей посравнению с известными устройствами.Введение операции нормирования при25 подсчете функции взаимной корреляцииприводит к существенному упрощению схемыблока принятия решения о наличии дефекта.Большая часть схемы устройства являетсяцифровой, что позволяет использовать типовые отечественные интегральные микросхемы для ее реализации. Регистрация сигналов в цифровой форме удобна доя дальнейшего анализа и использования этих данных в повторных заездах и для подведениястатистики.35При использовании предлагаемой схемылегко выполняется отметка координаты путивыявленного дефекта одновременно с регистрацией самого дефекта. Устройство позволяет повысить безопасность движенияпоездов, которая в,экономических показате 40 лях не рассчитывается, Это достигается благодаря более достоверному обнаружениюсигналов от опасных дефектов в рельсахна фоне помех и обнаружению их на болееранней стадии развития дефекта за счетповышения помехоустойчивости устройства.Работая при произвольной скорости вагонадефектоскопа в реальном масштабе времени,оно позволяет повысить производительностьвагонов-дефектоскопов более чем в 12 разпо сравнению с наиболее совершенными из5 О действующих вагонов (при существующейсистеме скоростного дефектоскопированияна 1 ч работы вагона-дефектоскопа приходится не менее 12 ч простоя, необходимыхдля визуальной расшифровки записей осциллограмм). В свою очередь, повышение55 производительности вагонов-дефектоскоповпозволяет чаще осуществлять контроль рельсов, что способствует обнаружению дефектов на более ранней стадии, 1014784М. Жарцоваес КоПо едактор А аказ 3113 4/5тная, 4 Составитель рах Техред И. Вер Тираж 507 ВНИИПИ Государственного по делам Изобретений 3035, Москва, Ж - 35, Рау ал ППП ссПатент, г. Ужгоректор М. ШарошиписноеССР комитета Си открытий ская наб.,од, ул. Про