Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе. Часть 2

устройств, а также сделать предварительные выводы об энергетических параметрах проектируемых пневмоударных машин.

w

ε

Рис. 9. Зависимость параметра w от относительной продольной деформации

Библиографический список

1.Грицык В.И., Киреевнин А.Б. Современные способы усиления подбалластной зоны // Железнодорожный транспорт, 2007. № 5. С. 66–69.

2.Петреев А.М., Смоляницкий Б.Н. Согласование параметров пневмомолота с производительностью источника питания // ФТПРПИ. 1999. № 2.

3.А. с. № 848615. Пневматический ударный механизм.

4.Патент РФ.2105881. Устройство ударного действия.

5.Петреев А.М., Воронцов Д.С. Примычкин А.Ю. Кольцевой упру-

гий клапан в пневмоударных машинах// Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2010. № 4. С. 58–67.

Л.Н. Степанова, С.А. Бехер, А.С. Кочетков, А.О. Коломеец

Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск

Оценка достоверности обнаружения дефектов колесных пар железнодорожных транспортных средств в движении тензометрическим методом

Для верхнего строения пути наиболее опасными дефектами являются поперечные трещины и изломы по ним. Вероятность образования и скорость их развития во многом зависит от сил взаимодействия колес и рельсов, которые определяются поверхностными дефектами.

129

Международная научно-практическая конференция

На сегодняшний день визуальный осмотр на пунктах технического обслуживания (ПТО) является основным методом контроля, при котором выявляются дефекты поверхности катания колес. Однако на достоверность и качество контроля негативно влияет множество факторов. Из-за конструктивных особеннос-тей тележки грузового вагона визуальному осмотру подвергается лишь75 % окружности колеса. Результат такого контроля во многом зависит от общего физического состояния человека, его квалификации, условий проведения, метрологических характеристик используемого оборудования и т.д. Вместе с тем, появление дефектов поверхности катания нельзя назвать закономерным, так как их возникновение на колесе носит случайный характер. Это повышает требования к полноте, качеству и оперативности проводимого контроля.

Для обнаружения дефектов поверхности катания железнодорожных транспортных средств предлагается использовать тензометрический метод диагностики, основанный на измерении показателей динамики взаимодействия колес и рельсов и сравнении их с критическими значениями. В настоящее время вопросы, связанные с разработкой диагностической аппаратуры достаточно проработа-

ны. Поэтому первоочередную значимость при контроле колес в движении приобретают методические вопросы.

Для реализации тензометрического метода контроля на измерительном участке пути симметрично с двух сторон рельса наклеиваются тензодатчики, ориентированные для регистрации вертикальных деформаций. При движении транспортного средства по измерительному участку быстродействующая тензометрическая система регистрируют сигналы с тензодатчиков. После этого осуществляется анализ зарегистрированных сигналов и определение пиков деформаций, вызванных ударным воздействием. По амплитуде пиков судят о размере дефекта.

Цель работы – оценка вероятностей пропуска и ложного обнаружения дефекта тензометрическим методом

В реальных условиях эксплуатации были провели сравнительные испытания с использованием тензометрического метода и визуального осмотра поверхности катания колесных пар двух грузовых составов после остановки поездов на ПТО.

Регистрацию сигналов с тензодатчиков осуществляли быстродействующей тензометрической системой«Динамика-1». В

130

Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе. Часть 2

процессе испытаний регистрировалась амплитуда пиков симметричных и асимметричных деформаций. При осмотре на ПТО фотографировали дефекты и отмечали в протоколе их тип, размеры вдоль и поперек поверхности катания. Фотография дефекта поверхности катания и дефектограммы сигналов с тензодатчиков приведены на рис. 1.

Рис. 1. Фотография выщербины на втором колесе 42 вагона грузового поезда № 1 (а);

б – зависимость асимметричных деформаций от времени; 1, 2, 3 – номера каналов тензосистемы;

tд – момент удара дефекта о рельс

Для оценки достоверности методики контроля были выбраны два показателя:

–вероятность недобраковки, при которой осуществляется пропуск дефекта, размер которого превышает максимально допустимый;

–вероятность перебраковки, при которой колесо бракуется несмотря на то, что размеры дефекта на его поверхности не превышают максимально допустимых.

По результатам испытаний построена гистограмма распределения вероятности регистрации амплитуды пика асимметричных де-

формаций для искус-ственной неровности размеромhд = 0,36 мм

(рис. 2).

Используя методы математической статистики, определили теоретическую плотность вероятности, которая описывает экспериментальные данные с уровнем значимости q = 0,05:

131

Международная научно-практическая конференция

= 26,06 млн-1 – амплитуды пиков асимметричных деформаций.

Рис. 2. Гистограмма распределения вероятности регистрации амплитуды пика асимметричных деформаций при движении колес по искусственной неровности высотой hд = 0,36 мм:

1 – эксперимент; 2 – теоретическое нормальное распределение

В линейном приближении плотность вероятности амплитуд пиков асимметричных деформаций для дефекта глубинойhд представляется в виде:

Вероятность недобраковки дефекта размером hд определяется как вероятность события, в котором зарегистрирована амплитуда

132

Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе. Часть 2

пика асимметричных деформаций для данного дефекта меньше порогового значения ΔεВк:

Для оценки вероятности перебраковки дополнительно проводились исследования распределения допустимых дефектов -по верхности катания по их размерам. Размеры дефектов определяли в зимний период, когда вероятности их обнаружения в2–3 раза превышают их среднегодовые значения. По полученной экспериментальной выборке была построена гистограмма распределения вероятностей обнаружения дефекта поверхности катания глубиной hд (рис. 3).

Рис. 3. Гистограмма распределения вероятности обнаружения дефекта глубиной hд при осмотре на ПТО:

1 – экспериментальные данные; 2 – теоретическое экспоненциальное распределение

Экспериментальное распределение с уровнем значимости q = = 0,05 описывается экспоненциальным распределением:

где l = 1,42 мм -1 – параметр экспоненциального распределения. Вероятность перебраковки дефекта определяется, как инте-

грал условной вероятности превышения пиком асимметричных деформаций порогового значения. Основным условием является

133

Международная научно-практическая конференция

предположение, что размеры дефекта не превышают максимально допустимого значения hдк:

где nд – доля колес с допустимыми дефектами поверхности катаниями, отн. ед.

Используя формулы (1) и (2), рассчитывали вероятности перебраковки и недобраковки колес грузовых вагонов. Результаты расчетов представлены на рис. 4 в виде графиков зависимостей перебраковки и недобраковки в функции от величины порога асимметричных деформаций. Вероятность недобраковки приведена для дефекта с минимально допустимой глубинойhд = 1 мм.

Для значения порога Δε = 6,5 млн-1 вероятность недобраковки

B

составила P1 = 0,007, а перебраковки – P2 = 0,07.

Рис. 4. Зависимость вероятности перебраковки (1) и недобраковки (2) от порогового уровня ΔεB

Данные значения вероятностей получены при условии, что длина измерительного участка равна длине окружности колеса, а дефект воздействует на рельс один раз. При увеличении длины участка до m длин окружностей колеса L = mπD вероятности рассчитываются по формулам:

Следует отметить, что величины вероятностей перебраковки и недобраковки определяются, как правило, Заказчиком в техни-

134