Забезпечення безаварійного руху високошвидкісного потяга на основі безперервного моніторингу стану рейкового шляху - Автореферат

Припустимі швидкості руху потягів, що забезпечують безпеку, визначаються, в основному, технічним станом рухомого складу і шляху. Існуючі методи акустичного неруйнівного контролю застосовуються на залізничному транспорті в основному для виявлення внутрішніх дефектів рейок і реалізовані у вигляді пристроїв для ручного контролю рейок і вагонів-дефектоскопів для автоматичного контролю стану рейкового шляху. Використання акустичних хвиль для здійснення безперервного контролю стану рейкового шляху при високошвидкісному русі вимагає проведення додаткових поглиблених досліджень, необхідних для створення систем забезпечення безаварійного руху високошвидкісного потяга на основі безперервного моніторингу стану рейкового шляху за рахунок використання акустичних методів неруйнівного контролю і вживання заходів із запобігання виникненню аварійної ситуації. · встановлено, що опади не погіршують вимірювальних характеристик акустичних пристроїв для моніторингу стану рейкового шляху завдяки ефекту поліпшення акустичного контакту між рейкою і перешкодою, що підвищує імовірність виявлення перешкод руху потяга за цих умов; Математична модель процесу акустичного контролю стану рейкового шляху, що встановлює залежність між амплітудою акустичної хвилі, щільністю матеріалів, швидкостями поширення хвиль в рейці та перешкоді, дозволяє отримати раціональні параметри процесу в залежності від характеристик контрольованої ділянки рейкового шляху.Досліджуються акустичні властивості системи “рейка - перешкода”, умови поширення акустичних хвиль у якій відрізняються від умов їхнього поширення в рейці, що граничить з повітрям. Наявність на поверхні рейки перешкоди руху потяга приводить до появи відбитих від межі розподілу рейка - перешкода і переломлених хвиль, кути віддзеркалення і переломлення, а також коефіцієнти віддзеркалення і переломлення яких залежать від фізичних властивостей контактуючих середовищ. Напрямок поширення акустичних хвиль на межі розподілу двох середовищ визначається акустичними властивостями матеріалів рейки і перешкоди: (1) де - швидкості поширення подовжніх і поперечних хвиль у матеріалі рейки щільністю ; Запропонована методика розрахунку акустичних властивостей системи “рейка - перешкода”, що враховує вплив акустичних властивостей перешкоди руху потяга на умови поширення пружних хвиль у матеріалі рейки, дозволяє розрахувати зменшення амплітуди акустичного сигналу в залізничній рейці, викликане наявністю перешкоди на її поверхні. При аналізі перерозподілу потужності акустичної хвилі враховано її поглинання і розсіювання в матеріалі рейки, на елементах кріплень рейки і часткове віддзеркалення від перешкоди, що знаходиться на поверхні рейки, в залежності від якості акустичного контакту рейки з перешкодою, акустичних властивостей перешкоди, величини контактної поверхні.На підставі аналізу апріорних даних обрано діапазон зміни частоти акустичних хвиль 50…450 КГЦ, а діапазон зміни характеристичного імпедансу матеріалу перешкоди кг/(м2с). Аналіз отриманого полінома дозволив отримати раціональне значення робочої частоти акустичних пристроїв, що становить КГЦ для перешкод з характеристичним імпедансом кг/(м с). При визначенні виду функції розподілу інтенсивності акустичної хвилі, що поширюється в рейці і падає під деяким кутом на межу розподілу рейка - перешкода, враховуємо сумарний коефіцієнт віддзеркалення за енергією від межі розподілу, що залежить від акустичних властивостей перешкод руху потяга і кута падіння акустичної хвилі. Якщо від межі розподілу рейка - перешкода відбивається-а частина падаючого випромінювання, коефіцієнт ослаблення акустичної хвилі в рейці, пропорційний частоті, а коефіцієнт ізотропного розсіювання , тоді закон зміни інтенсивності падаючої на межу розподілу середовищ акустичної хвилі Перша умова крайової задачі виражає відому величину інтенсивності на лівій границі при : у відносних одиницях, а друга гранична умова виражає закон віддзеркалення за енергією на межі розподілу рейка - перешкода: , де - шлях, пройдений акустичною хвилею в рейці до межі розподілу двох середовищ.В результаті досліджень було розроблено і досліджено в лабораторії і на трамвайному й залізничному рейкових шляхах конструкції пристроїв для забезпечення безаварійного руху високошвидкісного потяга. В акустичному пристрої випромінююча в безперервному режимі частина пристрою встановлюється з одного боку ділянки, контрольованої на наявність перешкод руху потяга та несправностей рейкового шляху, а прийомна частина пристрою - з іншого боку такої ділянки. З метою поліпшення вимірювально-технічних характеристик акустичного пристрою він був доповнений блоками синхронізації випромінюючої і приймальної частин по живильній мережі промислової частоти 50 Гц, крім цього була додатково застосована статистична обробка масиву послідовних вимірювань. У пристрої, принцип дії якого заснований на реєстрації відбитих від перешкоди руху потяга поверхневих хвиль Релея, перетворювач використовується як для випромінювання, так і для прийому акустичних хви

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ