Инновации в диагностике инфраструктуры
(слева направо ) А.Г. Акопян, заместитель начальника Департамента технической политики ОАО «РЖД»,
А.М. Старцев, главный инженер Управления диагностики и мониторинга инфраструктуры ЦДИ ОАО «РЖД»,
В.М. Бугаенко, заместитель генерального директора АО «Фирма ТВЕМА».
Серьезность проблемы обусловлена тем, что эксплуатационные расходы на диагностику объектов путевого хозяйства составляют 10,1 млрд руб., а всей инфраструктуры значительно выше. Численность обслуживающего персонала с учетом сопровождающих путейцев составляет около 23 тыс. чел. При этом эксплуатационные расходы на дефектоскопию рельсов — 64 % всех расходов на диагностику инфраструктуры, а численность обслуживающего персонала и сопровождающих путейцев — 77 %. НТС рекомендовал максимально повысить эффективность применения средств диагностики без снижения уровня безопасности движения, перейти к планированию затрат на приобретение технических средств на условиях контракта жизненного цикла. Внедрение новых технологий диагностики и мониторинга инфраструктуры мобильными средствами требует пересмотра нормативов рабочих скоростей, сменной и месячной выработки, изменения периодичности, порядка и технологий использования средств диагностики, новых подходов к проведению испытаний и внедрению инновационных технических решений. Для контроля реализации указанных задач решением НТС предусмотрено на Экспериментальном кольце ОАО «ВНИИЖТ» (станция Щербинка) оборудовать испытательный участок пути моделями минимально выявляемых дефектов рельсов и фиксированными отступлениями от норм содержания геометрии рельсовой колеи для проведения испыта-ний всех мобильных средств дефектоскопии и путеизмерения, проверки выявляемости дефектов на скоростях до 100 км/ч (рис. 1).
Учитывая важность поставленных задач, старший вице-президент ОАО «РЖД» В.А. Гапанович поручил Департаменту технической политики курировать ход выполнения работ. В короткие сроки Департаментом технической политики, Управлением диагностики Центральной дирекции инфраструктуры с привлечением специалистов НИИ мостов, ОАО «ВНИИЖТ», ПТКБ ЦП, АО «Фирма ТВЕМА» были разработаны и утверждены ОАО «РЖД» технические требования на испытательный участок, методика его метрологической аттестации. На основании исследований НИИ мостов АО «Фирма ТВЕМА» с участием ПТКБ ЦП и специалистов ОАО «ВНИИЖТ» разработало техническую документацию, изготовило 46 моделей минимально выявляемых дефектов рельсов. При изготовлении моделей дефектов рельсов применялись уникальные технологии, включая моделирование реальных дефектов сварных стыков. Метрологическая лаборатория фирмы провела первичную аттестацию моделей дефектов и подтвердила их геометрические и акустические характеристики. Модели дефектов были сварены машиной ПРСМ в 25-метровые рельсы, уложены по четыре звена в две нитки на 3-м пути Экспериментального кольца и замаркированы согласно техническим требованиям.
Рис 1. Испытательный участок с моделями дефектов
ВНИИЖТ разработал методику метрологической аттестации испытательного участка. Комиссия, назначенная ОАО «РЖД», провела такую аттестацию и подтвердила его соответствие утвержденным техническим требованиям. Испытательный участок представляет уникальную возможность проводить испытания на повышенных скоростях новой инновационной техники. В мировой практике считается, что при контактном вводе ультразвуковых колебаний дефектоскопирование рельсов должно происходить на скоростях не более 60—70 км/ч. Практически решена проблема повышения рабочей скорости дефектоскопии рельсов более 100 км/ч, создан высокоскоростной вагондефектоскоп СПРИНТЕР для работы на скоростях до 140 км/ч. При его создании был выполнен ряд уникальных разработок. Создан дефектоскоп ЭХО-КОМПЛЕКС-3. Количество ультразвуковых каналов увеличено до 36.
Диапазон частот следования электрических импульсов ГИВ составляет от 100 до 4800 Гц, диапазон регулировки усиления ультразвуковых каналов — от 0 до 96 Дб. Применена уникальная система обработки сигналов от дефектов с динамическим порогом оценки, позволяющая выделять полезные сигналы при высоком уровне акустических шумов, пониженной чувствительности каналов, недостаточном акустическом контакте ультразвуковых искателей с рельсом. Бесконтактная система центрирования блоков ультразвуковых преобразователей обеспечивает точное центрирование, уменьшение акустических шумов, исключение заброса снега на искатели в зимних условиях. Специальная следящая система реализует усложненную схему прозвучивания и надежный контакт искателей с поверхностью катания. Система подачи контактирующей жидкости и смачивания поверхности катания рельсов обеспечивает работу на скоростях до 140 км/ч.
Дополнительно применены системы обзорного видео для наблюдения механических элементов вагона и привязки координат, системы высокоразрешающего видеоконтроля для оценки состояния рельсов и элементов верхнего строения пути. Мощный аналого-цифровой преобразователь позволяет решить проблемы повышения помехозащищенности при работе на рельсах с плохим акустическим контактом, выполнять автоматизированную обработку данных и синхронное их представление по всем системам в режиме online. Функциональные испытания дефектоскопной аппаратуры, проведенные на Северной дороге с объемом проверки более 2400 км, показали успешную реализацию заявленных характеристик. Было выявлено пять опасных дефектов рельсов. Накануне юбилейного V Меж дународного салона железнодорожной техники и технологий «ЭКСПО 1520» на испытательном у частке впервые проводились проезды вагона-дефектоскопа СПРИНТЕР на скоростях более 80 км/ч (рис. 2).
Рис 2. Диагностический комплекс СПРИНТЕР
Все модели дефектов были зарегистрированы аппаратурой вагона, что подтверждает реальную возможность перейти на новый уровень проведения испытаний и оценки инновационной техники. Следует отметить, что на железных дорогах согласно Распоряжению № 3132 ОАО «РЖД» от 26 декабря 2014 г. «Об утверждении и вводе в эксплуатацию Инструкции по проверке работоспособности средств неразрушающего контроля рельсов на испытательных участках пути» должны быть оборудованы аналогичные испытательные участки. Необходимо, чтобы они соответствовали техническим характеристикам испытательного участка ОАО «ВНИИЖТ». Одновременно на диагностическом комплексе СПРИНТЕР может быть размещено оборудование для контроля геометрии рельсовой колеи и рельсов. Системы высокоскоростной оценки состояния геометрических параметров хорошо зарекомендовали при внедрении путеизмерительной лаборатории на базе локомотива ВЛ11м. Технические решения по комплексу СПРИНТЕР и технологии изготовления моделей дефектов рельсов испытательного участка запатентованы АО «Фирма ТВЕМА». Впечатляет возможный значительный эффект от внедрения современных технических достижений. Эксплуатационные расходы на контроль 1 км пути высокоскоростным диагностическим комплексом СПРИНТЕР в 2 — 3 раза ниже, чем мобильными, и в 4 — 5 раз ниже, чем съемными средствами диагностики. За счет автоматизации процессов экипаж сокращается в 1,5 раза по сравнению с типовым диагностическим вагоном. Один вагон может заменить более 40 съемных дефектоскопов с обслуживающим персоналом до 200 чел. Результаты испытаний вызвали большой интерес у участников круглого стола в формате научно-практического семинара по теме: «Внедрение инновационной диагностической системы дефектоскопии и информационно-измерительного комплекса для оценки состояния пути» на EXPO 1520, которые имели возможность не только выслушать доклады, но и, посетив комплекс СПРИНТЕР, непосредственно ознакомиться с оснащением и данными контроля. Поступили предложения от ряда фирм изготовителей диагностической техники о проведении испытаний на испытательном участке. В ближайшее время будет определен порядок их проведения и эксплуатации испытательного участка.
Важность и высокий уровень выполненных работ был отмечен руководителями и президентом ОАО «РЖД» О.В. Белозёровым во время проведения салона.