УДК 625.1433:620.179
ББК 32.87
М47
Марков А.А.,
Дефектоскопия рельсов. Формирование и анализ сигналов. Книга 2.
Расшифровка дсфектограмм [практическое пособие в двух книгах]
Марков А.А., Кузнецова Е.А.- Санкт-Петербург: Ультра Принт, 2014. - 332 с.
ISBN 978-5-905218-31-6
Вторая книга двухтомника посвящена особенностям анализа сигналов, получа-
емых при ультразвуковом и магнитном контроле рельсов съемными и мобильными
средствами дефектоскопии. Рассмотрен процесс формирования сигналов при контро-
ле зон основного металла, болтовых и сварных стыков рельсов. Приведены харак-
терные признаки сигналов от разнообразных дефектов в головке, шейке и подошве
рельсов.
Дана информация по всем средствам дефектоскопии, эксплуатируемым на сети
ОАО «РЖД». Впервые подробно проанализированы сигналы контроля со сложных
участков (стрелочные переводы, рельсы с поверхностными повреждениями). В конце
книги рассмотрены вопросы автоматизации расшифровки дсфектограмм. и дан ответ,
по какой причине эта задача в настоящее время нс решена в полном объеме.
Пособие адресовано инженерно-техническим работникам дистанции пути и Цен-
тров по расшифровке дсфектограмм Дирекций инфраструктуры: руководи гелям же-
лезнодорожных подразделений, отвечающих за безопасность движения поездов; сту-
дентам отраслевых ВУЗов и колледжей.
Пл. 248, табл. 4, библпогр. назв. 58.
Рекомендовано к печати
Ученым советом НОУ ДНО
«I(ейгр подготовки «РАД1IOAB1 ЮПИКА»
ISBN 978-5-905218-31-6
Все права защищены. Никакая часть этой книги нс может
быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и
какими бы то ни было средствами, включая размещение
в сети Интернет и в корпоративных сетях, а также записи
на жестких дисках ПЭВМ и др. электронных носителях
информации для частного или публичного использования,
без письменного разрешения владельца авторских прав.
По вопросу копирования материалов книги
обращайтесь по адресу: uzdr2008@gmail.com
© А.А. Марков, Е.А. Кузнецова, 2014.
Уважаемые читатели!
Перед Вами вторая книга двухтомника авторов, один из ко-
торых уже 40 лет своей деятельности посвятил неразрушающе-
му контролю.
В книге рассмотрены наиболее актуальные на сегодняшний
день вопросы анализа сигналов, получаемых при сплошном
контроле рельсов ультразвуковыми и магнитными методами де-
фектоскопии. Систематизация характерных признаков сигналов
от реальных дефектов рельсов в целом позволит повысить до-
стоверность неразрушающего контроля как при «ручном», так и
при автоматизированном анализе сигналов.
Надеюсь, что многолетний труд авторов, щедро делящихся
своими знаниями и опытом, найдет своего благодарного чита-
теля среди специалистов по дефектоскопии и руководителей,
отвечающих за безопасность движения поездов, а также среди
студентов железнодорожных вузов и колледжей.
С пожеланием бездефектного пути,
доктор технических наук, профессор, член-корреспондент
Академии транспорта РФ, вице-президент Российского
общес тва по неразрушающему контролю и технической
диагностике
Анатолий Константинович Гурвич
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.............................................. 9
1.	Формирование сигналов па развертке типа В
от конструктивных отражателей рельсового пути...... 13
1.1.	Сигналы на бездефектных участках рельсового
пути............................................... 13
1.2.	Формирование сигналов при озвучивании зоны
бездефектного болтового стыка прямым (а = 0°)
преобразователем................................... 17
1.3.	Формирование сигналов при озвучивании зоны
болтового стыка наклонными (а = 45°)
преобразователями.............................. 23
1.4.	Формирование сигналов при озвучивании зоны
болтового стыка двумя встречно-направленными
наклонными преобразователями по схеме «V».......... 37
1.5.	Формирование сигналов при озвучивании головки
рельсов в зоне болтового стыка наклонными
преобразователями.............................. 43
1.5.1.	Сигналы контроля головки рельсов преобразователя-
ми с углом ввода а = 70° (эхо-метод)............ 43
1.5.2.	Сигналы контроля головки рельсов наклонными пре-
образователями, реализующими эхо-метод
(схема «Змейка»)............................ 47
1.5.3.	Отображение сигналов контроля головки рельсов схе-
мой прозвучивания «РОМБ»........................ 54
1.5.4.	Сигналы контроля головки рельсов наклонными пре-
образователями, реализующими зеркальный метод  59
1.6.	Сигналы магнитного канала в зоне болтовых
стыков............................................. 63
1.7.	Дефектограмма болтового стыка при
многоканальном контроле............................ 66
1.8.	Формирование сигналов в зоне сварных
стыков рельсов..................................... 68
4
. Отображение сигналов контроля рельсов
многоканальных дефектоскопах.......................... 79
2.1.	Комплекс эксплуатируемых съемных и
мобильных средств дефектоскопии.................. 79
2.2.	Цифровые съемные дефектоскопы первого поколения .. 83
2.2.1.	Двухниточный ультразвуковой дефектоскоп
АВИКОН-01МР с регистратором PII-01 ................ 83
2.2.2.	Двухниточный ультразвуковой дефектоскоп РДМ-2
с регистраторами РСД-Т и УР-ЗР..................... 97
2.2.3.	Двухниточпый ультразвуковой дефектоскоп
АДС-02............................................ 103
2.3.	Цифровые съемные дефектоскопы второго
поколения........................................... 107
2.3.1.	Двухниточпый ультразвуковой дефектоскоп
АВИКОН-11 ........................................ 107
2.3.2.	Двухниточпый ультразвуковой дефектоскоп
РДМ-22 (-23)...................................... 115
2.3.3.	Двухниточпый дефектоскоп АВ ИКОН-14 на базе
колесных ультразвуковых преобразователей.......... 120
2.3.4.	Однониточный дефектоскоп-штанга
АВИКОН-15......................................... 124
2.4.	Мобильные средства контроля.................... 126
2.4.1.	Совмещенный вагон-дефектоскоп с дефектоскопи-
ческим комплексом АВИКОН-ОЗМ...................... 127
2.4.2.	Мобильные средства на базе аппаратуры
ЭХО-КОМПЛЕКС с регистрирующей
системой КРУЗ-М................................... 137
2.4.3.	Вагон-дефектоскоп с аппаратурой
ЭХО-КОМП Л ЕКС-2.................................. 142
2.4.4.	Вагон-дефектоскоп с аппаратурой
ПОИСК-2000М....................................... 146
2.4.5.	Вагон-дефектоскоп на базе аппаратно-программного
комплекса РДМ-15К................................. 148
2.5.	Обзор основных параметров дефектоскопических
средств............................................. 150
5
3.	Формирование сигналов на развертке типа В
от дефектов в головке рельсов......................... 157
3.1.	Поперечные трещины в головке рельсов
(дефекты II группы)..............................157
3.1.1.	Озвучивание поперечных трещин
преобразователями с углом а = 70°............... 160
3.1.2.	Озвучивание поперечных трещин
по схеме «Змейка»................................ 164
3.1.3.	Озвучивание поперечных трещин
по схеме «РОМБ»................................. 169
3.1.4.	Озвучивание поперечных трещин
зеркальным методом.............................. 171
3.1.5.	Возможные сигналы преобразователей
с углом а = 45° от поперечных трещин в
головке рельсов.................................. 172
3.1.6.	Возможные сигналы прямого (а = 0°)
преобразователя от поперечных трещин
в головке рельсов............................... 173
3.1.7.	Обнаружение дефектов магнитным методом	174
3.1.8.	Примеры реальных сигналов от поперечных
трещин в головке рельсов........................ 177
3.2.	Продольные трещины в головке рельсов
(дефекты III группы)............................... 183
3.2.1.	Обнаружение расслоений в головке прямым
(а = 0°) преобразователем....................... 186
3.2.2.	Возможные сигналы от расслоений в головке,
принятые наклонными преобразователями........... 188
3.2.3.	Примеры реальных сигналов от дефектов
кода ЗОГ........................................ 189
3.2.4.	Обнаружение расслоений в головке
в зоне болтовых стыков.......................... 191
3.2.5.	Реакция магнитного канала на продольные
расслоения в головке рельсов..................... 193
3.2.6.	Обнаружение дефектов кода 38.1
в зоне приварки рельсовых соединителей..... 194
6
4.	«Нормирование сигналов от дефектов в шейке
и в подошве рельсов.................................
4.1.	Обнаружение трещин от болтовых отверстий
(код дефектов 53.1).................................
4.1.1.	Озвучивание дефектов кода 53.1
наклонными преобразователями......................
4.1.2.	Озвучивание дефектов кода 53.1 прямым
(а = 0°) преобразователем........................
4.1.3.	Обнаружение «сложных» трещин в болтовых
отверстиях ...................................
4.1.4.	Обнаружение дефектов кода 53.1
«У»-образной схемой прозвучивания...................
4.1.5.	Примеры реальных сигналов от дефектов
кода 53.1 ..........................................
197
197
198
202
206
209
209
4.1.6.	Ложные отражения и мешающие сигналы
в зоне болтовых стыков рельсов................. 215
4.2.	Сигналы от продольных трещин в зоне
сопряжения шейки и головки рельсов
(код дефектов 52.1-2)............................ 221
4.3.	Трещины в шейке рельсов от механических
повреждений и дефекты в зоне сварных
стыков (дефекты кодов 55 и 56.3-4)............... 224
4.4.	Сигналы от трещин в подошве рельсов
(дефекты VI группы)...............................232
4.4.1.	Поперечные трещины подошвы
кодов 69 и 66.3-4.............................. 232
4.4.2.	Локализация участков пути с коррозионным
повреждением подошвы рельсов............... 238
5.	Анализ сигналов на сложных участках
рельсового пути.....................................241
5.1.	Формирование сигналов в зоне стрелочных
переводов..................................... 241
5.2.	Сигналы от дефектов в элементах стрелочных
переводов........................................ 256
5.3.	Дополнительные возможности анализа дсфектограмм
и мешающие факторы..............................271
5.3.1.	Использование амплитудной огибающей донных
сигналов.......................................... 271
5.3.2.	Определение глубины залегания дефектов
зеркально-теневым методом при наклонном вводе
ультразвуковых колебаний......................... 276
5.3.3.	Анализ сигналов от повреждений на поверхности
катания рельсов.................................. 278
5.3.4.	Контроленепригодные участки рельсов....... 280
5.3.5.	Помехи и мешающие сигналы в ультразвуковых
каналах.......................................... 282
6,	К вопросу об автоматизации обработки
дсфектограмм..................................
6.1.	Опыт автоматизации обработки сигналов
в зарубежных системах контроля рельсов...
6.2.	Основные этапы обработки сигналов сплошного
контроля рельсов................................
6.3.	Использование «утраченной» информации для
совершенствования систем обработки.................
285
285
296
308
Приложение 1. Принятые сокращения................ 314
Приложение 2. Обозначения.........................315
Приложение 3. Некоторые понятия и	определения.... 317
Литература........................................320
8
ВВЕДЕНИЕ
В первой книге данного двухтомника «Де-
фектоскопия рельсов. Формирование и анализ
сигналов» приведены основы ультразвуковых
и магнитного (магнитодинамического) методов
контроля, дана информация, необходимая каж-
юму, кто занимается рельсовой дефектоскопи-
ей. Второй том посвящен особенностям («тон-
костям») анализа сигналов, получаемых при
сплошном контроле рельсов.
Основная цель анализа (расшифровки) сигналов - досто-
верное выделение сигналов от дефектов на фоне всевозможных
помех и сигналов от конструктивных отражателей. При значи-
тельной грузонапряженности железнодорожных магистралей и
цальнейшем повышении скоростей движения поездов па рос-
сийских железных дорогах обнаружение дефектов необходимо
осуществлять на ранней стадии их развития. Поэтому во вто-
рой книге, которая в основном адресована специалистам, не-
посредственно занятым расшифровкой сигналов от дефектов
рельсов в цехах дефектоскопии, на вагонах-дефектоскопах, в
отделах нсразрушающего контроля (НК) Центров диагностики
пути - дирекций инфраструктуры железных дорог, все материа-
лы ориентированы на повышение эффективности и достоверио-
 in расшифровки реальных дсфектограмм сплошного контроля
рельсов.
Книга состоит из шести глав, в которых последовательно
рассматриваются особенности формирования и анализа дефск-
тограмм практически от всех конструктивных элементов и раз-
нообразных дефектов, встречающихся в эксплуатируемых на
российских железных дорогах рельсах.
В первой главе рассмотрены сигналы, принимаемые много-
канальными дефектоскопами (съемными и мобильными) при
контроле бездефектных участков рельсового пути. Рассмотрен
9
ВВЕДЕНИЕ
процесс формирования сигналов от конструктивных элементов
рельсов при озвучивании их отдельными дефектоскопическими
каналами, в том числе и магнитными. Приведены дефсктограм-
мы, формируемые всеми каналами дефектоскопов при контроле
основного металла, болтовых и сварных стыков рельсов.
Несмотря на общие принципы формирования сигналов уль-
тразвукового контроля рельсов, схемы прозвучиваиия и способы
представления сигналов на дсфсктограммах дефектоскопов раз-
ных производителей несколько отличаются. Поэтому, прерывая
последовательность изложения рассматриваемой в книге темы,
во второй главе выполнен подробный анализ особенностей ото-
бражения сигналов контроля практически всех эксплуатируе-
мых на момент издания книги (2013 г.) мобильных и съемных
(двухниточных и однониточных) дефектоскопов и комплексов.
Показаны возможности и отличия многоканальных цифровых
дефектоскопов первого и второго поколения. Глава завершается
таблицами, в которые сведены основные параметры и особен-
ности отображения сигналов контроля в эксплуатируемых сред-
ствах дефектоскопии рельсов.
Следующие главы (гл. 3, 4 и 5) посвящены последователь-
ному рассмотрению специфики формирования сигналов от раз-
нообразных дефектов в головке, шейке и подошве рельсов. Рас-
смотрены характерные признаки сигналов от дефектов разной
ориентации. Даны рекомендации по распознаванию сигналов от
опасных дефектов на фоне мешающих отражений от конструк-
тивных элементов и возможных помех.
Особенности анализа сигналов со сложных участков рель-
сового пути (стрелочные переводы, участки с поверхностными
повреждениями и др.), изложенные в пятой главе, будут полез-
ны как начинающим специалистам, так и опытным расшифров-
щикам.
Вопросы автоматизации процесса расшифровки сигналов
контроля рельсов, некоторый опыт отечественных и зарубеж-
ных специалистов в этой области приведены в заключительной
(6-й) главе. Рассмотрены основные этапы автоматизации обра-
uoiKii сигналов и причины, из-за которых, по мнению авторов,
цока нс удалось положительно решить вопросы исключения
(минимизации) визуального (ручного) анализа при обработке
дефсктограмм.
В 'го же время авторы полагают, что собранные и классифи-
цированные в данной книге материалы будут хорошим справоч-
ником и подспорьем при разработке эффективных алгоритмов
автоматизированного выделения сигналов от дефектов на фоне
шумов и помех. Хочется надеяться, что двухтомник позволит
специалистам по математической обработке сложных сигналов
и распознаванию образов подключиться к решению актуальной
проблемы автоматизации анализа сигналов контроля рельсов.
В современных программах отображения дефектоскопиче-
ской информации принято разделять сигналы от разных каналов
с помощью цвета. Поэтому авторы приняли решение все иллю-
страции в данной книге также представить в цветном изображе-
нии (хотя это многократно повышает стоимость издания книги).
Анализ сигналов контроля рельсов от много-
канальных дефектоскопических средств — весь-
ма сложная и трудоемкая процедура, требующая
иг оператора-расшифровщика концентрации
внимания и усидчивости. «Веселые человечки» * С7
па. страницах книги, по мнению авторов, позво- ЯВ
ion облегчить чтение и освоение непростых ма-
। «риалов, представленных в данном издании.
В соответствии с принятым решением Центральной дирек-
ции инфраструктуры ОАО «РЖД» в год издания книги на всех
железных дорогах идет активный процесс формирования цен-
тров расшифровки дефектограмм рельсовой дефектоскопии. В
кратчайшие сроки Дирекциям инфраструктуры дорог необходи-
мо сформировать коллективы из 40 - 70 специалистов, обеспе-
чивающих оперативный (в течение суток) анализ полученной
информации со всех дефектоскопических средств дороги.
Несмотря на то, что за последнее десятилетие только в Цен-
тре подготовки «Радиоавионика» (Санкт-Петербург) обучено бо-
ВВЕДЕНИЕ
лее 2800 специалистов по данному профилю, даже в столичных
городах организовать формирование таких отделов непросто. В
результате в указанные отделы набираются инженеры, недавно
закончившие железнодорожные вузы, владеющие опытом рабо-
ты на компьютерах, но часто не имеющие специальной подго-
товки по рельсовой дефектоскопии. Поэтому представляемый
па суд читателей двухтомник будет способствовать скорейшему
освоению достаточно узкого, но важного научно-технического
направления - неразрушающего контроля рельсов. Надеемся,
что совместными усилиями нам удастся успешно решить бла-
городную задачу - обеспечить безопасность движения поездов
за счёт своевременного обнаружения усталостных дефектов в
рельсах.
Авторы выражают огромную благодарность всем специ-
алистам железных дорог России, которые предоставили нам дс-
фсктограммы от реальных дефектов и поделились своим прак-
тическим опытом и наработками. Отдельное спасибо Наталис
Разорвиной и Надежде Марковой за творческий вклад в оформ-
ление книги.
Работа выполнена в рамках проекта № 13-07-13132
офи_м_РЖД Российского фонда фундаментальных ис-
следований.
12
ФОРМИРОВАНИЕ
СИГНАЛОВ НА
РАЗВЕРТКЕ ТИПА В
ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ
ОТРАЖАТЕЛЕЙ
РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
1.1. Сигналы на бездефектных участках
рельсового пути
Как известно, железнодорожный путь состоит из рельсо-
вых звеньев, скрепленных между собой посредством болтовых
и сварных соединений (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Фрагмент рельсового пути
При проезде по такому участку современного вагона-де-
фектоскопа, оснащенного аппаратурой на базе ультразвуковых и
13
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
магнитных методов (более подробно см. в гл. 2.4.1), для каждой
нитки пути формируется дефектограмма, примерный вид кото-
рой показан на рис. 1.2. При обзорном анализе дефектограммы
на большом масштабе представления (более 50 м на экран) с
помощью ультразвуковых и магнитного каналов можно наблю-
дать четко зафиксированные сигналы от различных отражате-
лей в болтовых стыках. В эхо-каналах ультразвукового контроля
головки рельса па бездефектных участках рельсов могут наблю-
даться небольшие отражения от структуры рельсового металла
и неровностей поверхности головки рельсов (в виде хаотично
расположенных на дефектограмме точек). Магнитный канал до-
полнительно позволяет фиксировать сварные стыки рельсовой
плети и даже местоположение каждой шпалы (благодаря реак-
ции магнитного поля на рельсовые скрепления и металлические
подкладки).
Рис. 1.2. Фрагмент дефектограммы вагона-дефектоскопа
одной нитки рельсового пути (масштаб: 300 м/экран)
В результате формируется своеобразная магнитно-ультра-
звуковая топограмма рельсовой нитки, по которой можно ана-
лизировать взаимное местоположение рельсовых стыков (в том
числе и сварных) по длине пути.
14
I la рис. 1.3 в более крупном, чем на рис. 1.2, масштабе прсд-
i i пилен фрагмент дефектограммы совмещенного вагона-дефек-
toCKona (СВД) с комплексом АВИКОН-ОЗМ одного бездефект-
ною рельсового звена (справа и слева - сигналы от болтовых
 । ыков). 11а верхней дорожке отображаются сигналы магнитоди-
пампчсского канала. При прохождении магнитного датчика над
шпалами из-за наличия металлических шпальных подкладок и
рельсовых скреплений магнитный поток рассеивания реагирует
пл периодическое изменение площади сечения намагничивае-
мою металла, вследствие чего формируется волнообразная ли-
ния, называемая на практике «подкладочным процессом».
Рис. 1.3. Дефектограмма одного рельсового звена
(магнитный и ультразвуковые каналы комплекса
А ВИКОН-ОЗ вагона-дефектоскопа)
Ниже (рис. 1.3) на пяти дорожках ультразвуковых каналов в
зоне основного металла рельсового звена отсутствуют какие-ли-
бо сигналы за исключением непрерывных линий донных сигналов
(па практике возможны шумовые отражения).
Конструктивные элементы болтового стыка (болтовые отвер-
стия, отверстия контактных соединителей, торцы рельсов) пред-
15
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-Р/ЧЗВЕРТКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
ставляют собой «естественные» несплопшости рельсов1. При
ультразвуковом контроле их можно рассматривать как своеобраз-
ные тестовые отражатели (рис. 1.4).
Рис. 1.4. Общий вид болтовых стыков (а) и характерная
дефектограмма (б) контроля этой зоны (в центре —
стыковой зазор): в каждом рельсе три болтовых
отверстия и по краям — отверстия диаметром 9,8 мм
(под соединители)
Сигналы от конструктивных отражателей играют важную
роль при анализе (расшифровке) дефектоскопических сигна-
лов. Благодаря им оператор оценивает общее качество записи
сигналов и в целом качество контроля рельсов. Они являются
своеобразными имитаторами сигналов от потенциальных де-
фектов, позволяющими периодически проверять нормальное
функционирование практически всех каналов многоканального
дефектоскопа (по всему тракту — от искателя до регистратора).
На бездефектных участках пути могут встречаться пачки
сигналов от одиночных или двойных отверстий в шейке рельсов
(для организации рельсовых цепей), что, естественно, не явля-
ется признаком наличия дефектов. Очевидно, такие отверстия *
Для ультразвуковых методов контроля - «конструктивные отражатели»
16
1.2. «Нормирование сигналов при озвучивании зоны бездефектного болтового стыка
фиксируются двумя наклонными и прямым преобразователями
и на дсфектограмме отображаются в характерном виде, приве-
н ином на рис. 1.5.
Рис. 1.5. Отдельные отверстия в шейке рельсов:
а — сигналы на дефектограмме;
б - фотоизображение, полученное вагоном-дефектоскопом
В следующих главах подробно рассмотрены принципы
формирования сигналов на развертке типа В от конструктивных
элементов болтовых стыков и сигналов в зоне сварных стыков
рельсов при прямом и наклонном вводе ультразвуковых колеба-
нии, а также показаны особенности отображения сигналов маг-
пптодинамического капала в указанных зонах.
1.2. Формирование сигналов при озвучивании
зоны бездефектного болтового стыка
прямым (а=0°) преобразователем
При перемещении прямого (с углом ввода ультразвуковых ко-
лебаний а = 0°) преобразователя (ПЭП) по поверхности катания
рельса, в котором отсутствуют дефекты и конструктивные эле-
менты, в сторону ПЭП возвращаются эхо-сигналы, отраженные
17
1. ФОРМИРОВАН!»'. СИГНАЛОВ НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
от дойной поверхности подошвы рельса2. На В-развертке они об-
разуют непрерывную линию донных сигналов (д.с.) (рис. 1.6).
Строб, имп.
канала ЗТМ
Задержка
эхо-сигналов
д tp, мксл
П Л1Г1Г]—____________
' I А М г\ Головка
1 1 1 1 1 1 1	• 2<Рр/- 1 1 1 1 1	г1,\ 1*1	1 '	Шейка Болтовое отверстие
1	^7 1		Подошва
Линия ДС
а
60-
Строб, имп.
эхо-канала
2
2
30*-
Линия ЗИ
5
Амплитуда
сигналов U, дБ
Пороговый
уровень Unop
Координата ПЭП
$пэп > мм
Рис. 1.6. Формирование сигналов при озвучивании прямым
ПЭП болтового отверстия:
а — схема сканирования;
б - отображение сигналов на А- и В- развертках
При проезде прямого ПЭП над болтовым отверстием про-
исходит озвучивание ультразвуковыми лучами верхней части
стенки отверстия, причем в сторону ПЭП возвращаются только
2 На всех показанных ниже примерах формирования сигналов от
различных отражателей и дефектов рельсов сигналы на развертке типа
В представлены в виде, традиционном для российских дефектоскопов,
когда линия начала координат (линия зондирующих импульсов - «ЗИ»)
располагается снизу
18
1.2. Формирование сигналов при озвучивании зоны бездефектного болтового стыка
и* ix 'iii, которые падают перпендикулярно к участку стенки от-
псрстия (как бы проходят через центр отверстия). Таким обра-
юм. в формировании эхо-сигналов участвует лишь небольшой
сектор верхней стенки отверстия (на рис. 1.6 отражающий уча-
С1ОК отверстия выделен жирной линией). Размер этого сектора
определяется углом 2(р , соответствующим двойному углу рас-
крытия диаграммы направленности ПЭП.
Для упрощения рассмотрим только три положения ПЭП
при его перемещении над отверстием (рис. 1.6 а):
-	в 1-м положении ПЭП озвучивает верхнюю стенку отвер-
С1пя крайним лучом диаграммы направленности (ДН ПЭП), и
пи Л-развсрткс формируется эхо-импульс «1» небольшой ам-
плитуды;
-	во 2-м положении отверстие озвучивает-
ся акустической осью ДН ПЭП, и формируется
•хо-пмнульс «2», который но временному по-
1ОЖСНШО находится несколько ближе к зонди-
р\ ющему импульсу и имеет максимальную ам-
ин и гуду (для данного отражателя);
-	в 3-м положении отверстие снова озвучи-
вается крайним лучом ДН ПЭП, а эхо-импульс
«3» совпадает по временному положению с
импульсом «1» и имеет небольшую амплитуду.
11оскольку амплитуда всех трех импульсов превышает по-
роговый уровень U , то они отображаются на В-развсртке в
виде яркостных отметок (точек) «1», «2» и «3» (рис. 1.6 б).
11а практике в каждую секунду съемный дефектоскоп из-
учает в рельс около одной тысячи зондирующих импульсов
(!•'= 1 кГц), а вагон-дефектоскоп - до 4 тысяч импульсов в
секунду (F = 2,5-4 кГц) [1]. Естественно, даже при максималь-
ных скоростях сканирования от стенки болтового отверстия
успевают отразиться не три, а множество эхо-пмпульсов, кото-
рые на В-развсртке отображаются в виде группы (пачки) эхо-
сигналов. Таким образом, при последовательном озвучивании
прямым ПЭП болтового отверстия на В-разверткс формируется
дугообразная пачка сигналов.
Отверстие экранирует пучок ультразвуковых лучей, на-
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГН АЛОВ НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕН РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
правленных к подошве рельса, линия донного сигнала над ним
прерывается. По протяженности разрыва донного сигнала мож-
но оценить величину диаметра болтового отверстия (36 мм).
В момент расположения ПЭП непосредственно над центром
отверстия иногда возможно получение дополнительной (вто-
рой) пачки сигналов (рис. 1.7), вызванной повторным персотра-
жением лучей от верхней стенки отверстий. Формирующаяся на
В-развсрткс дополнительная пачка сигналов от болтового отвер-
стия, как правило, располагается немного ниже линии донных
сигналов. Аналогично, возможно получение дополнительной
пачки и от отверстия (диаметром 9,8 мм) под контактный со-
единитель. В случае, когда верхняя стенка такого отверстия рас-
полагается примерно посередине высоты рельса, эхо-импульсы
от повторно отраженных от отверстия лучей оказываются в зоне
временной селекции канала «ЗТМ» (рис. 1.7). При этом, если
амплитуда повторно отраженных импульсов превышает поро-
говый уровень, на В-развертке формируется дополнительная
ltp, мкс
повторное
отражение
от отверстий
tp, МКС
«прямое»
отражение
Отв.
^пэп» ММ
Unnn	и, дБ
пор
Рис. 1.7. Отображение на В-развертке пачек сигналов от
отверстий в зависимости от их глубины залегания
20
1.2. Формирование сигналов при озвучивании зоны бездефектного болтового стыка
пачка сигналов, отображающаяся практически па одном уровне
задержки с линией донных сигналов и имеющая тот же цвет,
но и линия д.с. Создается впечатление, что донный сигнал над
небольшим отверстием под соединитель не прерывается, хотя
'но не так («ложный» донный сигнал).
На рис. 1.8 приведена дефектограмма без-
дефектного болтового стыка’ при его озвучива-
нии прямым ПЭП. Обратите внимание на пока-
занный справа перевернутый профиль рель-
са, синхронизированный по высоте с времен-
ным положением сигналов на дсфсктограммс.
I (оскольку на В-развертке вертикальная ось задержки эхо-сигна-
1ов «t » направлена вверх, линия начала зоны регистрации (ли-
ния зондирующих импульсов (ЗИ) располагается снизу, а линия
донных сигналов - сверху. В результате формируется отображение
сигналов контроля в режиме «Перевернутый рельс».
При сканировании прямым преобразователем зоны болто-
вого стыка над каждым болтовым отверстием прерывается ли-
ния донных сигналов и формируются дугообразные пачки сиг-
налов. Эти сигналы получены при озвучивании отраженными
oi верхней стенки отверстия лучами («прямое» отражение) и
отображаются примерно посередине высоты дорожки дсфекто-
1 раммы (смещены от зондирующего импульса на время поряд-
ка 28-30 мкс (для рельсов типа Р65). Возможно формирование
дополнительных пачек сигналов от болтовых отверстий, полу-
ченных при их озвучивании повторно отраженными лучами.
Данные пачки располагаются несколько ниже линии донных
сигналов (во временной зоне порядка 56 мкс).
Отражающая поверхность (верхняя стенка) отверстия кон-
гактиого соединителя на отдающем конце рельса на рис. 1.8
располагается несколько ниже болтовых отверстий, поэтому
(угообразная пачка сигналов от него отображается ближе к ли-
’ Нумерация болтовых отверстии «отдающего» и «принимающего» кон-
цов рельсов начинается от стыкового зазора
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГН АЛОВ НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУ ТИ
нии донных сигналов. Это отверстие имеет меньший (по срав-
нению с болтовым отверстием) диаметр (9,8 мм), что видно и на
В-развертке.
Неконтролируемая /Sn:j. , мм
зона головки7
Рис. J.8. Формирование дефектограммы бездефектного
болтового стыка при прямом вводе ультразвуковых колебаний
На рис. 1.8 на принимающем конце рельса отверстие для кон-
тактного соединителя показано несколько выше болтовых отвер-
стий, поэтому пачка сигналов от него располагается ближе к ли-
нии зондирующих импульсов (линии ЗИ).
При контроле рельсов прямым (а = 0°) ПЭП из-за нали-
чия «мертвой» зоны стробирующий импульс регистрации
сигналов (для эхо-канала), как правило, начинается с 3-5 мкс.
Естественно, это приводит к появлению неконтролируемой
зоны, соответствующей верхней половине головки рельса (до
9-15 мм). Однако, горизонтальные дефекты, развивающиеся в
указанной части головки рельса, все же могут быть зафикси-
рованы прямым ПЭП за счет многократных отражений ультра-
звуковых лучей от плоскости трещины и за счет ослабления ам-
22
1.3, Формирование сигналов при озвучивании зоны болтового стыка наклонными ПЭП
и in гуды донного сигнала над дефектным участком. Кроме того,
на зона весьма подробно озвучивается наклонными преобра-
ювагелями, и всевозможные дефекты могут быть обнаружены
о Шим или несколькими наклонными ПЭП (см. разд. З.1.).
Измерив протяженность прерывания линии донных сигна-
лов над зоной стыкового зазора, можно оценить ширину этого
Ш юра (для этого рекомендуется использовать крупный мас-
штаб отображения сигналов).
1.3. Формирование сигналов при озвучивании
зоны болтового стыка наклонными (ос=45°)
преобразователями
Типовые наклонные преобразователи, использующиеся при
кон гроле шейки рельсов и се проекций в головку и подошву раз-
ными рельсовыми дефектоскопами, - это ПЭП с углами ввода
ультразвуковых колебаний а= 38°, 42°, 45°, 38*745° или 41*749",
и шучающис вдоль продольной оси рельса (угол разворота у = 0°).
Процесс озвучивания одиночного болтового отверстия при
использовании «наезжающих» и «отъезжающих» (далее обо-
значены без кавычек) ПЭП рассмотрим на примере озвучивания
преобразователями с углом ввода а = 45°. При этом принципы
формирования сигналов для других углов полностью аналогич-
ны, несколько отличаются только их временные положения от-
носительно зондирующего импульса [2]. На рис.1.9 вертикальная
ось задержки «t » направлена вверх (в результате линия ЗИ рас-
полагается снизу).
При приближении наклонного наезжающего ПЭП к одиноч-
ному болтовому отверстию (на рис. 1.9 - слева) в сторону ПЭП
возвращаются только те ультразвуковые лучи, которые падают
под перпендикуляром к участку стенки отверстия (продолже-
ние их траектории проходит через центр отверстия). При этом
с левой стороны озвучивается лишь небольшой сектор (с углом
2<р ) боковой части стенки отверстия (на рис. 1.9 отражающий
участок отверстия выделен толстой линией).
23
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
Рис. 1.9. Формирование эхо-сигналов при озвучивании болтового
отверстия наезжающим ПЭП
и их отображение на развертках типа А и В
В 1-м положении ПЭП болтовое отверстие озвучивается край-
ним лучом диаграммы направленности ПЭП. Все остальные лучи
ультразвукового пучка, падая слева на боковую стенку отверстия,
отражаются в разные стороны (в основном в сторону подошвы
рельса) и назад в ПЭП нс возвращаются (один из таких уходящих
к подошве лучей показан на рис. 1.9). На А-развсрткс формиру-
ется эхо-импульс «1» небольшой амплитуды, а на В-развертке —
яркостная отметка «1», имеющие максимальные задержки для
данного отражателя (порядка 90 мкс для рельсов типа Р65).
Во 2-м положении на рис. 1.9 ПЭП приблизился к отверстию
и озвучивает стенку отверстия осью диаграммы направленно-
сти. При этом на А-развертке формируется эхо-импульс «2» с
24
I I, Формирование сигналов при озвучивании зоны болтового стыка наклонными ПЭП
Максимальной амплитудой, расположенный несколько ближе
К цитирующему импульсу (с задержкой порядка 75 мкс). На
II развертке яркостная отметка «2» сдвинута относительно от-
MC'iKii «I» вправо по горизонтальной оси путейской координаты
u'l.» и вниз по вертикальной оси задержки эхо-сигналов «t ».
В 3-м положении ПЭП на В-развертке отображается сдви-
нутая вниз по координате отметка «3» с минимальной задерж-
|иц, полученная при озвучивании отверстия краем диаграммы
направленности ПЭП.
L, мкс
I I
1ЯП
Рис. 1.10. Результат озвучивания болтового отверстия
отъезжающим ПЭН
Таким образом, в процессе перемещения наезжающего
1Г)П над болтовым отверстием (см. рис. 1.9) на А-разверткс
формируется амплитудная огибающая эхо-сигна-
пов, а на В-развертке - пачка сигналов с накло-
ном по ходу движения ПЭП в сторону уменьше-
ния задержки.
25
1. ФОРМИРОВАНИЕ Clinizk-IOB НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ИМ И
Аналогично, в процессе озвучивания болтового отверстия
отъезжающим ПЭП на В-развертке формируется пачка сигна-
лов с наклоном в сторону увеличения задержки, поскольку пре-
образователь постепенно удаляется от отверстия (положения
«1», «2» и «3» на рис. 1.10).
При сплошном контроле рельсов сканирование контролиру-
емой зоны происходит не одним ПЭП, а системой из нескольких
преобразователей, которые размещены в нескольких (от двух до
четырех) блоках резонаторов.
На рис. 1.11 представлен результат озвучивания болтового
отверстия искательной системой, состоящей из прямого ПЭП
а = 0° и комбинированного наклонного ПЭП с углами а = 45745°
(реализующего одновременно наезжающий и отъезжающий ка-
Рис. 1.11. Формирование сигналов при озвучивании болтового
отверстия системой из двух ПЭП (а=0° и а = 45Q/45°)'
а - процесс озвучивания; б — сформированные пачки сигналов
U. Формирование сигналов при озвучивании зоны болтового стыка наклонными ПЭП
пилы). При прохождении блока преобразователей	,
(резонаторов) над болтовым отверстием оно по- /	/
Следовательно озвучивается с трех сторон: слева, 7^’’^
Сверху и справа. В формировании эхо-сигналов от *
отверстия при этом участвуют только те лучи у.з.
пучков преобразователей, траектории которых про- /ЙИ:
ходят через центр отверстия. На В-развсрткс фор- £
мпруюгся три отдельные пачки сигналов в резуль-
пггс озвучивания преобразователями трех небольших секторов
верхней части стенки отверстия.
11а верхней дорожке (зоне регистрации) дефектограммы
отображаются две (встречные) наклонные пачки, на нижней до-
рожке - прерывающаяся над отверстием линия донных сигна-
1ов и дугообразная пачка от сигналов, принятых прямым ПЭП.
I (аличие двух отдельных дорожек связано с тем, что на дс-
фекгограммах принято отображать сигналы от разнотипных
преобразователей в отдельных зонах регистрации (на отдель-
ных дорожках). Сигналы от однотипных наезжающих и отъез-
жающих ПЭП фиксируются в одной временной зоне (нижняя и
верхняя границы дорожки соответствуют началу и концу зоны
регис трации - см. рис 1.11).
Вид сигналов от отражателей в рельсах несколько меня-
ется в зависимости оз’ используемого режима представления.
При отображении сигналов в режиме «Зондирующий импульс
снизу» (рис. 1.12 а) или «314 сверху» (рис. 1.12 б) картинка на
каждой из дорожек переворачивается по вертикали (по оси за-
1сржки эхо-сигналов «t »).
11рн этом изменяются наклон пачек от болтового отверстия
в каналах а = 45° и положение линии донного сигнала (вверху
Шт внизу).
Представленные на рис. 1.11 и 1.12 характерные дефекто-
। раммы дают достаточно полное «ультразвуковое» отображение
(н)лтового отверстия в рельсе. Естественно, при наличии опре-
1СЛСННЫХ аномалий вблизи отверстия (трещины, дополнитель-
ные сверления и т.п.) «идеальная» картина будет нарушена. Это
27
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
отличие и даст возможность распознать («расшифровать») по
дефектограмме «больное» (дефектное) отверстие (см. гл. 3.2.1).
. tp, мкс режим «ЗИ снизу»	режим «ЗИ сверху»
Рис. 1.12. Представление сигналов
от болтового отверстия
в двух режимах:
а — «Зондирующий (импульс) снизу»:
б — «Зондирующий сверху»
Рассмотрим процесс формирования сигналов на В-развертке
при озвучивании всей зоны болтового стыка наклонными
ПЭП (а = 45°, у = о°).
В начале проанализируем эхо-сигналы наезжающего пре-
образователя (рис. 1.13). В процессе перемещения наклонного
преобразователя от болтовых отверстий и отверстий контакт-
ных соединителей на В-развертке последовательно формирует-
ся серия наклонных пачек сигналов.
В 1-м положении ПЭП (см. цифру на обозначении ПЭП) оз-
вучивает отверстие контактного соединителя на отдающем кон-
це рельса (просверленное несколько ниже болтовых отверстий,
поэтому на В-развертке пачка сигналов от соединителя распола-
гается дальше от линии ЗИ, чем пачки от болтовых отверстий).
Кроме сигналов от стенок болтовых отверстий в 4-м поло-
жении ПЭП формируется пачка на временных задержках поряд-
ка 130-165 мкс от уголкового отражателя, образованного торцом
н подошвой рельса. Пачка имеет небольшие размеры (и может
28
I 1 Формирование сигналов при озвучивании зоны болтового стыка наклонными ПЭП
in шее отсутствовать), поскольку полноценному озвучиванию
\ I in мешает (экранирует у.з. лучи) ближайшее к стыку болто-
нце отерстие «1 отд.» (отдающий), и ПЭП озвучивает нижний
uni лишь краем своей диаграммы направленности. Обратите
Внимание на то, что указанная пачка фиксирует на дефсктограм-
т । раницу рельса по высоте и в дальнейшем является важным
ирисптиром для обнаружения дефектов подошвы рельсов (де-
фекта шестой группы).
Отдающий конец рельса (отд.) Принимающий конец рельса (прин.)
t(, мкс
Рис. 1.13. Сигналы в зоне бездефектного болтового стыка
при ее озвучивании наезжающим ПЭП (а = 45°)
Сигналы, расположенные несколько выше данной пач-
ки (на больших временных задержках), могут появиться в ре-
зультате озвучивания болтовых отверстий персотражснными
от подошвы лучами либо являются мешающими сигналами от
шпальных подкладок. Эти случаи подробно рассмотрены ниже.
При отсутствии повреждений (смятий, расслоений, выкра-
шиваний) на торце головки рельса в момент нахождения ПЭП на
краю отдающего конца рельса (точнее - на расстоянии менее 20 мм
29
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ПЛ В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУГИ
от торца рельса в 5-м положении) может произойти озвучивание
ближайшего к стыковому зазору болтового отверстия зеркально
отраженными от торца лучами4, как это показано на рис. 1.13. В
результате от правого верхнего участка стенки отверстия «1 отд.»
на дефсктограммс формируется короткая пачка сигналов «1 ” отд.».
Далее распространению ультразвуковых волн мешает зазор стыка,
и на дефектограмме в пределах узкой полоски, обозначенной на
рис. 1.13 серым фоном, сигналы отсутствуют.
При озвучивании первого болтового отверстия на прини-
мающем конце рельса наезжающим ПЭП (6-е положение па
рис. 1.13) стыковой зазор мешает формированию полноцен-
ной пачки сигналов, поэтому пачка «1 прин.» (принимающий)
получается короче, чем пачки от остальных отверстий. Пачка
«1 прин.» визуально выглядит как бы продолже-
нием пачки «1” отд.», но они разделены коротким
отрезком прерывания сигналов над стыковым за-
зором и относятся к разным рельсам и к разным
отверстиям! При «пулевом» зазоре указанные две
пачки «Г’ отд.» и «1 прин.» могут практически
сливаться в единую пачку. Особо подчеркнем,
что данные две пачки формируются при озвучивании разных
отверстий и в разных рельсах!
Отверстие контактного соединителя принимающего конца
рельса имеет меньшие диаметр (9,8 мм) и глубину залегания по
сравнению с болтовыми отверстиями, поэтому пачка сигналов
от пего имеет мсныпие размеры и располагается ниже пачек
сигналов от основных отверстий (ближе к линии ЗИ).
Аналогично, при озвучивании отъезжающим ПЭП зоны
болтового стыка на В-развертке формируется серия наклонных
4 Зеркальное отражение от торна рельса происходит только при
определенных условиях: перпендикулярность торца продольной оси
рельса, отсутствие на концевом участке рельса смятия, выкрашивания пли
отслоения металла, отсутствие коррозии на поверхности катания головки
рельса, «понурости» конца рельса. В реальных ситуациях короткая пачка
сигналов «1" отд.» на дефсктограммс зачастую отсутствует
30
I 1 Формирование сигналов при озвучивании зоны болтового стыка наклонными ПЭП
пнчск сигналов от болтовых отверстий и отверстий контактных
i ос.IIIHII гелей, а также пачка сигналов от нижнего угла в торце
принимающего конца рельса (рис. 1.14).
В 1-м положении (рис. 1.14) отъезжающий ПЭП озвучивает 1-е
iinDiовос отверстие на отдающем конце рельса лишь краем диа-
I рнммы направленности, поскольку далее находится стыковой
инор. При этом пачка сигналов «1 отд.» получается короткой.
II 1-м положении ПЭП располагается на краю принимающего
конца рельса и озвучивает левый верхний участок стенки 1-го
оптового отверстия зеркально отраженными от торца лучами.
Формируется пачка «Г’прии.» малых размеров, которая выгля-
ни как бы продолжением пачки «1 отд.», но они разделены ко-
ротким отрезком без сигналов (при прохождении ПЭП стыкового
in юра) и относятся к разным отверстиям на разных рельсах!
Отдающий конец рельса (отд.) Принимающий конец рельса (прин.)
20-
^пэп> ММ
Рис. 1.14. Сигналы в зоне бездефектного болтового стыка
при его озвучивании отъезжающим ПЭН
На рис. 1.15 представлен результат озвучивания зоны бол-
ювого стыка комбинированным наклонным ПЭП (а = 45745°
31
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГН АЛОВ Н А В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
9
или 42°/42”), одновременно реализующим наезжающий и отъез-
жающий каналы. Такие преобразователи применяются в схемах
ирозвучивания съемных дефектоскопов типа АДС-02, РДМ-2.
РДМ-22 и АВИКОН-11.
Отдающий конец
рельса (отд.)
а=45°/45’
Принимающий конец
рельса (прин.)
соед
2 прин
1 прин
^пэп> ММ
Рис. 1.15. Дефектограмма бездефектного болтового стыка
при его озвучивании наклонным ПЭП о. — 45°/45°
Поскольку наклонные пачки сигналов от каждого из отвер-
стий располагаются на некотором расстоянии друг от друга и
могут накладываться друг на друга, формируется достаточно
сложная для визуального анализа дефектограмма. Это опасно
тем, что расшифровщик может ошибиться при определении де-
фектного болтового отверстия (особенно, если в реальных ситу-
ациях некоторые отверстия «прописались» неполностью).
В дефектоскопе АВ ИКОН-01 наезжающий и отъезжающий
преобразователи а = 41 °/49° располагаются в разных акустических
блоках искательной системы на расстоянии 125 мм друг от друга
(рис. 1.16). Поэтому и расстояние между двумя наклонными пач-
ками от каждого отверстия еще больше, чем в предыдущем случае,
I, I, Формирование сигналов при озвучивании зоны болтового стыка наклонными ПЭП
по ДО1 юлиителыю усложняет анализ сигналов в обычном режиме
•Ьсз сведения»).
41/49° 0’	41/49
о 1р, МКС
130 мм
220 мм
192 мм+зазор
Illi)
«=41/49°
III
^пэп» ММ
Рис. I.16. Дефектогра мма дефектоскопа АВИКОН-01
при озвучивании болтового стыка: верхняя часть —
двумя наклонными ПЭП (а = 41°/49") (наезжающим и отъез-
жающим); нижняя — прямым ПЭП (а = О')
11омер дефектного болтового отверстия можно определить,
шля фиксированные расстояния между отверстиями и проведя
по дсфсктограмме соответствующие измерения, как это показа-
но на рис. 1.16.
Для упрощения анализа сигналов, с учетом указанной
особенности, в некоторых программах отображения (во всех
юфектоскопах типа АВИКОН) предусмотрен весьма удоб-
ный и оригинальный способ представления сигналов - режим
«< ведение». В этом режиме пространственное разнесение пре-
33
1. (НОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕН РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
образователен по длине рельса программно компенсируется с
учетом углов ввода у.з. колебаний.
Дефектограмма болтового стыка в режиме «Сведение» при
его озвучивании прямым (а = 0°) и наклонными а = 45° преобра-
зователям выглядит значительно удобнее для анализа (рис. 1.17).
Определение номера дефектного болтового отверстия и анализ
дополнительных (аномальных) пачек сигналов от возможных де-
фектов в этом режиме существенно упрощается. Однако, как и
прежде, важно не забывать одну важную особенность отображе-
ния сигналов в зоне стыкового зазора: короткие пачки, получен-
ные в результате озвучивания первых болтовых отверстий пере-
отраженными от торца лучами (см. рис. 1.13: 5-е положение ПЭП
и рис. 1.14: 4-е положение ПЭП), отображаются «не на своих ме-
стах», а рядом с сигналами от соседнего отверстия (рис. 1.17).
Отметим еще одну специфику, встречающуюся в эксплуа-
тируемых дефектоскопах (точнее, в программах отображения).
Режим
«Сведение
в единое сечение»
160-
140-
ПЭП’
Рис. 1.17. Дефектограмма болтового стыка при его
озвучивании прямым ПЭП (а = 0°) и наклонными ПЭП (а = 45°)
в режиме «Сведение» (профили рельса приведены для пояснения)
I I Формирование сигналов при озвучивании зоны болтового стыка наклонными ПЭП
II 1с(|и-к1оскопе АВИКОН-01 начало и конец зоны регистрации
(iiiii.ijioB каналов а = 41749° соответствуют 10 и 220 мкс. При
ним рельсы контролируются, начиная с глубины порядка 11 мм.
• in палы от уголкового отражателя между подо-
П11ЮП рельса и торцом располагаются на временных
11|дсржках 130-165 мкс. Эти сигналы на дефекто-
। рпммс являются границей, обозначающей высоту
|н'Л1.са. 11ачки, расположенные выше этой границы,
iio чяюгся либо результатом озвучивания каких-либо
||1’СнлО111ностей рельсов переотраженными от подо-
111НЫ лучами, либо мешающими сигналами от шпальных под-
|<дпдок (подробнее о таких сигналах читайте в главе 4.4.1). На
рис. 1.18 показаны сигналы, расположенные во временной зоне
порядка 180-220 мкс, которые появились в результате озвучива-
ния болтовых отверстий снизу переотраженными от подошвы
чучамн5.
В программах отображения дефектоскопов типа АВЙКОН
предусмотрен еще один режим отображения - режим «В виде
рельса». При этом все сигналы контроля рельсов отображаются
пн проекции продольного сечения рельса. При озвучивании зоны
Спинового стыка сигналы контроля в данном режиме отобража-
ются весьма наглядно (рис. 1.19).
Видно, что все сигналы от отражателей головки рельса (от
к>рцов головки) отображаются на мнемоническом изображе-
нии головки. Сигналы из зоны шейки (от болтовых отверстий),
принятые как наклонными, так и прямым преобразователями,
сведены в единую картину - на изображении шейки рельса.
liiiiiDi донных сигналов и возможные отражения от нижних
юрцов рельсов отображаются в нижней части дсфектограммы.
Указанный режим весьма удобен для начинающих расшифров-
Как правило, при нормальных режимах контроля указанные сигналы на
|,с<|>сктограмме отсутствуют. Появление их возможно при завышенной
чувствительности или при уменьшении высоты рельса (значительный
и шос, изменение типа рельса)
35
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ Н А В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВО! О ПУТИ
а=45°
Рис. 1.18. Появление сигналов во временной зоне
180-220мкс -результат озвучивания болтовых отверстий
снизу переотраженными от подошвы лучами
при высокой чувствительности контроля
Рис. 1.19. Представление сигналов контроля зоны болтового
стыка на дефектограмме АВИКОН-11 в режиме «В виде рельса»
36
iihikob п широко используется в зарубежных системах дефекто-
। । <шип рельсов при анализе сигналов непосредственно в про-
цессе контроля.
1.4. Формирование сигналов при озвучивании
зоны болтового стыка двумя
встречно-направленными наклонными
преобразователями по схеме «V»
Во всех ультразвуковых вагоиах-дефсктоско-
II.IX первого поколения (1966- 1996 г.г.) и втипо-
ц>*й схеме прозвучиванпя вагонов и дефектоскоп-
пых автомотрис с аппаратурой «Эхо-Комплекс»
।фирма «Твсма») до недавнего времени отсут-
VI повал прямой преобразователь, что являлось
недостатком этих дефектоскопических систем.
1 Vi
Ч.1С1ИЧПО отсутствие прямого ПЭП компенсируется реализаци-
ей 1X0- н зеркально-теневого методов контроля при наклонном
иноде ультразвуковых колебаний с помощью схемы прозвучива-
1П1Я, называемой «V-схемой»6.
Данная система состоит из двух преобразователей с углами
ввода (х = 38° (или 45°, 38745°, 41749' ). работающих одновре-
менно на излучение и прием сдвиговых ультразвуковых колеба-
ний. Первым по ходу движения следует отъезжающий ПЭП, а
позади пего на базовом расстоянии «Б» - наезжающий ПЭП (в
зависимости от углов ввода Б = 285. 315 или 350 мм). Датчики
развернуты навстречу друг другу так, что ультразвуковые коле-
бания, излучаемые под углом одним ПЭП, зеркально отражают-
ся о г подошвы рельсов и попадают во второй преобразователь
6 Как правило, при поминальных режимах контроля указанные сигналы
па дефсктограммс отсутствуют. Появление их возможно при завышен-
ной чувствительности или при уменьшении высоты рельса (значитель-
ный износ, изменение типа рельса)
37
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ ОТ РЛЖАГ1Л1 Й РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
(и наоборот). При этом траектория распространения ультразву-
ковых лучей напоминает латинскую букву «V», из-за чего данная
схема контроля и получила одноименное название (рис. 1.20).
ип	ип
Рис. 1.20. Реализация эхо- и зеркально-теневого .методов
двумя встречно-направленными наклонными
преобразователями (схема «V»)
По существу эти два наклонных преобразователя заменяю)
рассмотренные выше (разд. 1.3) наезжающий и отъезжающий
наклонные ПЭП. Благодаря их ориентации навстречу друг дру-
гу с помощью «V-схсмы» реализуются одновременно два метода
контроля рельсов: зеркально-теневой (при наклонном вводе у.з.
колебаний [3]) и эхо-метод. Каждый из двух ПЭП излучает и при-
нимает ультразвуковые колебания.
Таким образом, на бездефектном участке рельсов формиру-
ются одновременно две линии донных сигналов (обычно сли-
вающиеся в одну линию), отображаемые, как правило, разны-
ми цветами. Достоинством данной схемы является
то. что она позволяет отслеживать состояние аку-
стического контакта под обоими наклонными ПЭП.
|  !
Л
/	' II. Одновременно оба преобразователя контролируют
шейку рельса и се проекции в головку и подошву.
При наличии в этих сечениях нссплошносгей возмо-
жен прием отраженных от них эхо-сигналов, т.е. реа-
лизация эхо-метода у.з. контроля, и наблюдение за уменьшением
(пропаданием) донных сигналов (реализуется ЗТМ).
При озвучивании рельсов в зоне болтовых стыков с помо-
38
1.4. Формирование сигналов при озвучивании зоны болтового стыка схемой «V»
шью «V-схсмы» на В-развертке формируются пачки сигналов
согласно описанным выше принципам, ио имеются и специфи-
ческие особенности.
В верхней части дорожки дефектограммы7 для отображения
сигналов «V-капала» а = 38 (45)° на временных задержках
порядка 145 (155) мкс (для рельсов типа Р65) располагаются две
IUHIIII донных сигналов (рис. 1.21). Снизу от линии д.с. отобра-
жаются пачки сигналов, полученные в результате озвучивания
отражателей «прямыми» лучами (т.е. при непосредственном
отражении наклонных лучей от дефектов). Выше линии д.с. -
1 in палы, полученные при озвучивании несплошгюстсй лучами,
нсрсосраженными от подошвы рельса. При стандартных на-
с । ройках программы отображения «КРУЗ-М» зона отображения
160
120 -
80 -
40 -
15 -----
Рис. 1.21. Результат озвучивания одиночного (болтового)
отверстия с помощью «Г»-образной схемы (сигналы
наезжающего и отъезжающего ПЭП программно
сведены, профиль рельса приведен для пояснения)
Для режима отображения «Линии зондирующих импульсов снизу»
39
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ HA B-PUBEPTKE ОТ КОНСТРУКТ ИВНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕН РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
сигналов НЭП а = 38745° ограничивается задержками порядка
180-200 мкс, поэтому в дальнейшем мы не будем рассматривать
формирование переотраженных сигналов выше линии д.с.
При озвучивании болтового отверстия формируются две на-
клонные пачки сигналов (рис. 1.21). В 1-м положении искатель-
ной системы (се текущая координата на рельсе условно показана
стрелкой в центре) отъезжающий ПЭП справа озвучивает верх-
ний боковой участок стенки отверстия, и формируется наклонная
пачка сигналов. При перемещении системы преобразователей
вправо (во 2-е положение) наезжающий ПЭП озвучивает отвер-
стие слева, и формируется вторая наклонная пачка сигналов. Обе
линии донных сигналов дважды прерываются в 1-м и 2-м поло-
жениях искательной системы, так как по мерс перемещения си-
стемы из двух ПЭП отверстие дважды является препятствием для
прохождения ультразвуковых лучей от одного ПЭП к другому.
Своеобразное отображение сигналов от болтовых отверстий
при использовании «V-схемы» связано с тем, что в ней отъезжаю-
щий наклонный ПЭП располагается в акустическом блоке (лыже)
искательной системы впереди наезжающего преобразователя (в
отличие от традиционных схем). Вследствие этого на дефекто-
грамме пачка сигналов отъезжающего ПЭП формируется первой
по ходу движения.
Дефектограмма результатов озвучивания бездефектного бол-
тового стыка при использовании «V-схемы» показана на рис. 1.22.
При прохождении системы преобразователей над каждым
из отверстий дважды прерывается линия донных сигналов, и
формируются две наклонные пачки. В момент начала озвучи-
вания первого болтового отверстия отдающего конца рельса
отъезжающим ПЭП (в 1-м положении искательной системы)
линия д.с. прерывается: отверстие преграждает путь ультразву-
ковым лучам, следующим от одного ПЭП к другому. Далее их
распространению мешает стыковой зазор. Линия д.с. появляет-
ся вновь только в момент окончания озвучивания наезжающим
ПЭП первого болтового отверстия принимающего конца рельса
(во 2-м положении искательной системы).
40
1.4. Формирование сигналов при озвучивании зоны болтового стыка схемой «V»
I tp, мкс
Рис. 1.22. Дефектограмма болтового стыка
при его озвучивании с помощью «I -схемы» (о. = 45")
пэп> ММ
Таким образом, прерывание линии дойных сигналов при
прохождении болтового стыка имеет значительно большую про-
Гнжсиность, чем при реализации зеркалыю-тсисвого
мс I ода (ЗТМ) с помощью прямого ПЭП. В связи с этим
при использовании «V-схемы» зеркально-теневой мез
10,1 не фиксирует дефекты, расположенные на участ- ~ И
। с рельсов между первыми болтовыми отверстиями. ,	(
Дефекты кодов 17.1, ЗОГ. 1, ЗОВ. 1,38.1, 52.1 и 55 (в зоне Л*
с । ыка) могут быть обнаружены только эхо-мегодом. "
Пачки сигналов от уголковых отражателей, образованных
Н'риами рельсов и подошвами, пересекаются на уровне линии
1ОПНЫХ сигналов (образуя, как правило, изображения в виде букв
"V» или «X»). При широком стыковом зазоре (зимой) эти пачки
Moiyi и не пересекаться. На характер записи пачек сигналов от
нижнего угла торца оказывает влияние и погрешности установки
\ । ион ввода преобразователей, отличных от номинальных.
Вид пачек сигналов от ближайших к стыку (первых) болто-
iti.ix отверстий имеет определенные особенности по сравнению
г сигналами от других отверстий (рис. 1.23). При нахождении
hi I.сажающего ПЭП на краю отдающего конца рельса (в 1-м no-
юже! ши искательной системы) он озвучивает первое болтовое
41
I. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-РЛЗВЕРI KE ОГ КОНСТРУКТИВНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУ ТИ
отверстие не полностью, а лишь краем диаграммы направлен-
ности. При этом формируется короткая пачка сигналов «1 отд.»
(отдающий). Дальнейшему формированию эхо-сигналов от это-
го отверстия препятствует стыковой зазор. При перемещении
отъезжающего ПЭП на край принимающего конца рельса (2-е
положение ИС) возможно озвучивание отъезжающим ПЭП его
первого болтового отверстия зеркально отраженными от торца
лучами. В результате формируется еще одна короткая пачка сиг-
налов «1 прин.» (принимающий), которая выглядит как продол-
жение пачки «1 отд.», но две пачки отделены друг от друга (при
прохождении ПЭП стыкового зазора).
tp, мкс
160-—
1 прин
120-
80-
40-
^пзп' ММ
Рис. 1.23. К особенностям формирования сигналов
от первых болтовых отверстий («У-схема»)
В момент нахождения наезжающего ПЭП на краю отдаю-
щего конца рельса (в 3-м положении ИС) возможно озвучивание
первого отверстия переотраженными от торца лучами, и форми-
руется пачка «1 отд.». Затем, миновав стыковой зазор, наезжаю-
щий ПЭП озвучивает первое болтовое отверстие принимающе-
го конца рельса краем диаграммы направленности (4-е положе-
ние ИС на рис. 1.23). В результате формируется короткая пачка
«1 прин.», которая выглядит как продолжение пачки «1 отд.».
42
1.5. Формирование сигналов при озвучивании головки рельсов в зоне болтового стыка
Также, как и при традиционной схеме нрозвучивания с двумя
p.i нюнаправленными наклонными преобразователями (разд. 1.3),
но может привести к ошибкам при расшифровке. Необходимо
помнить, что эти сигналы (отрезки «1 отд.» и «1 прин.») отно-
ся ।ся к разным болтовым отверстиям на концах разных рельсов!
1.5.	Формирование сигналов при озвучивании
головки рельсов в зоне болтового стыка
наклонными преобразователями
Горец головки рельса в зоне болтового стыка, являясь опрс-
1елсииой «моделью» поперечного излома, представляет собой
весьма «яркий» отражатель для ультразвуковых методов коп-
 роля и достаточно мощный «нарушитель» магнитного потока
чля магнитодинамического метода контроля.
В первой книге двухтомника [2] (гл.З кн.1) весьма подробно
рассмотрены применяемые при контроле головки рельса вари-
анты схем нрозвучивания ультразвукового контроля и показа-
но, что, в основном, дефекты в головке обнаруживаются схемой
•  {мейка» или «РОМБ» благодаря одно- и двукратному отраже-
нию у.з. колебаний внутри головки.
В последние годы [1]. в дополнение к названным схемам,
н большинстве средств контроля применяют преобразователи с
\ глом ввода ультразвуковых колебаний а = 70°, весьма надежно
обнаруживающие поперечные трещины в головке рельса, ори-
ентированные под некоторым углом к вертикали. Рассмотрение
процесса формирования сигналов контроля зоны головки рель-
са начнем именно с этого канала, как наиболее простого случая.
1.5.1.	Сигналы контроля головки рельсов преобразова-
телями с углом ввода а = 70° (эхо-метод)
При озвучивании торцов головки рельсов в зоне болтового
стыка ПЭП с углами ввода а = 70° и разворота у = 0° сигналы
43
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ О ГРАЖАТГЛЕИ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
на В-развертке теоретически должны отсутствовать, посколь-
ку ультразвуковые лучи зеркально отражаются от ровной пло-
скости торца и уходят вниз в шейку рельса (рис. 1.24).
Рис. 1.24. Перпендикулярные и бездефектные торцы головки
рельса, как правило, не дают отражений
при их озвучивании ПЭП а = 70а
Однако отраженные сигналы от торцов в канале а = 70° все
же могут быть сформированы в следующих случаях:
1.	В результате отражения ультразвуковых колебаний от
угла между горцом и зоной радиусного перехода головки в шей-
ку (рис. 1.25). Это происходит в связи с тем, что у ПЭП с углом
50
40
30
20-
10-__________________________________________________________________________________
^пэп’ ММ
Рис. 1.25. Возможные сигналы от торцов в результате
озвучивания ПЭП а = 70° радиусного перехода головки
в шейку в зоне болтового стыка (из-за смещения ПЭП
от продольной оси рельса или из-за разворота
от оси рельса на небольшой угол)
1.5. Формирование сигналов при озвучивании головки рельсов в зоне болтового стыка
к = 70° достаточно широкая диаграмма направленности. Если
преобразователь несколько развернут относительно продоль-
ной оси рельса (ненулевой угол разворота у Ф 0) или нарушена
центровка искательной системы (например, в кривых участках
нуги), происходят отражения от уголковых отражателей, сформи-
рованных плоскостями торца и нижней выкружки головки рельса
в зоне болтового стыка.
2.	При наличии каких-либо неровностей (отражателей) на
юрцах или из-за исперпендикуляриости торцов рельсов.
3.	При озвучивании поверхностного расслоения головки в
юрцс рельса (дефекты кодов 17.1, 18.1) в момент нахождения
преобразователя над расслоением (рис. 1.26; обратите внима-
ние: нижняя наклонная пачка сигналов от поверхностного де-
фекта доходит до линии начала координат). В этом случае сле-
дует дополнительно проанализировать сигналы прямого ПЭП:
пропадание линии донного сигнала показывает границы рас-
Гис. 1.26. Сигналы от нижнего угла торца головки, озвученного
ПЭП а = 70" и от многократных переотражеиий УЗК
в расслоении кода 17.1 в каналах а = 70" и а = 0"
45
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ILA В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
слоения, а в эхо-канале присутствуют хаотичные сигналы, ха-
рактерные для неглубоких расслоений головки рельса, и пере-
отраженний от них.
4.	При повышении температуры воздуха (и металла рель-
сов) угол ввода ультразвуковых лучей преобразователя а = 70°
может значительно увеличиться, при этом сигналы от торца го-
ловки рельса (точнее, от верхнего угла между торцом и поверх-
ностью катания) могут быть получены из-за распространения
подповерхностных и поверхностных волн. В [4] показано, что
при изменении температуры окружающей среды от минус 40"
до плюс 50"С номинальный угол ввода луча ПЭП а = 70° изме-
няется от 60° до 74°. а условная чувствительность дефектоскопа
падает примерно на 15 дБ. Особенно сложным, а иногда и не-
возможным, становится контроль рельсов преобразователями с
углом а = 70° при температуре воздуха более плюс 30° С. При
этом температура рельса (а, значит, и ПЭП с а = 70°) может быть
выше плюс 40° С, и в верхнем слое головки рельса формиру-
ется подповерхностная волна. В результате, все неровности на
поверхности катания, не представляющие угрозу безопасности
движения поездов, могут давать весьма значительные сигналы,
вызывающие срабатывание индикаторов, что приводит к пере-
браковке рельсов.
А
5.	При практической реализации схемы контро-
ля головки рельсов с помощью преобразователя с
углом ввода 70" необходимо учесть, что отсутствие
сигналов от торцов рельсов в зоне болтовых стыков
не является признаком неработоспособности канала,
а обусловлено физическим принципом работы пре-
образователя.
46
1.5. Формирование сигналов при озвучивании головки рельсов в зоне оолтового стыка
1.5.2.	Сигналы контроля головки рельсов
наклонными преобразователями,
реализующими эхо-метод (схема «Змейка»)
Традиционная схема контроля головки рельсов - схема
«Змейка», в которой используются наклонные ПЭП с углом вво-
ia ультразвуковых колебаний а = 58° и разворота (в рабочую
I рань) у = 34°, работающие по эхо-методу. Данная схема одно-
временно является наиболее сложной и с точки зрения процесса
оюбражений ультразвуковых лучей от различных граней голов-
ки рельса (см. гл. 3.4.1 кн.1), и для понимания принципа ото-
бражения сигналов на В-развертке. Это вызвано тем, что для об-
наружения дефектов головки в основном используются одно- и
щукратно переотражениые от внутренних поверхностей голов-
ки рельса ультразвуковые лучи*.
Основным конструктивным видом иссплошности головки
рельса является ее торец в зоне болтового стыка. В процессе
кон троля головки рельса в зоне стыка одновременно двумя на-
монными ПЭП (а = 58°, у = 34°) происходит последователь-
ное озвучивание торцов: отъезжающим ПЭП - принимающего
конца рельса (рис. 1.27 - 1.29), наезжающим ПЭП - отдающего
конца рельса (рис. 1.30).
Рассмотрим вначале процесс формирования сигналов в ре-
>ультате озвучивания торца головки отъезжающим ПЭП.
I. При нахождении ПЭП в непосредственной близости к
юрцу (рис. 1.27, 1-е положение ПЭП) происходит озвучивание
, гла между нижней выкружкой рабочей грани и торцом головки
рельса «прямыми» лучами (количество отражений m = 0). На
В-развертке формируется пачка сигналов «1» со средней вре-
менной задержкой порядка 40 мкс.
При излучении мощных зондирующих колебаний и значительной
Ош тельности временной зоны селекции (до 230 мкс) в аппаратуре вагонов-
дефектоскопов в образовании эхо-сигналов от дефектов участвуют у.з.
лучи, претерпевающие переотражения внутри головки рельса до 5 раз!
47
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГН АЛОВ НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ 01РАЖА1 IJlElf РЕЛЬСОВОГО ПИ И
1.5. Формирование сигналов при озвучивании головки рельсов в зоне болтового стыка
120
100
80-
60 -
40.
20-
пэп» ММ
2. Во втором положении однократно отраженными (m = 1)
<н подголовочной грани лучами озвучивается верхний угол ра-
бочей грани головки рельса. Траектория распространения и от-
ражения центрального луча диаграммы направленности ПЭП
о = 58°, у = 34° показана на профиле головки рельса на рис. 1.28.
Амплитуда эхо-сигналов в этом случае меньше, чем при непо-
средственном отражении лучей от нижней выкружки, а огибаю-
щая сигналов (на А-развсрткс) - несколько шире. На В-развертке
формируется пачка сигналов «2» с задержкой в центре порядка
/О — 80 мкс (зависит от износа головки и погрешностей уста-
новки углов ввода и разворота ПЭП).
3. При нахождении ПЭП в наиболее удаленном от торца
положении (рис. 1.29) озвучивается нижний угол, но уже нера-
оочей грани головки, двукратно отраженными (т = 2) лучами
(последовательно отраженными от нижней и верхней выкру-
жек рабочей грани). На В-развертке формируется пачка сигиа-
Рис. 1.27. Формирование сигналов в зоне болтового стыка
при озвучивании отъезжающим ПЭП (а=58°, у=34‘)
нижнего угла рабочей грани головки рельса
пэп» ММ
2	з
т=0 т=1	т=2
Рис. 1.29. Сигналы от нижнего угла нерабочей грани и торца
головки рельса в зоне болтового стыка (при т=2)
Рис. 1.28. Сигналы от верхнего угла рабочей грани головки
рельса при однократном отражении лучей (т=1)
48
49
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КО11СГРУК'П1В11ЫХ<)ТРАЖЛ1 EJIEI1 РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
лов «3» с задержкой в центре порядка 110-120 мкс. Амплитуда
двукратно отраженных сигналов мала, а протяженность ампли-
тудной огибающей максимальна за счет большого расхождения
ультразвуковых лучей из пучка в пределах головки рельса при
их многократных переотражениях.
Аналогичным образом (но в обратном порядке) формиру-
ются сигналы в результате озвучивания наезжающим ПЭП тор-
ца головки отдающего конца рельса (рис. 1.30).
Рис. 1.30. Формирование сигналов при озвучивании
наезжающим ПЭП а=58", у=34" торца головки рельса
в зоне болтового стыка
Таким образом, важной особенностью контроля головки
рельсов является то, что при перемещении наклонного ПЭП с
углами а = 58° и у = 34° по поверхности катания относительно
торца рельса последовательно формируется группа (из трех) па-
50
1.5. Формирование сигналов при озвучивании головки рельсов в зоне болтового стыка
чек сигналов. За счет того, что зона регистрации сигналов ПЭП
(/ = 58°, у = 34° при сплошном контроле рельсов достаточно про-
тяженная (от 20 до 140 мкс), фиксируются сигналы от отража-
телей не только в рабочей, но и в верхней центральной части го-
ювки, а также в нерабочей грани (с постепенным уменьшением
амплитуды этих сигналов).
На рис. 1.31 показан результат озвучивания торцов голов-
ки рельса в зоне болтового стыка одновременно наезжающим и
tn ьезжающпм ПЭП с углами а = 58° и у = 34°. Условно разделим
(орожку дефсктограммы на три зоны: «ближнюю», «среднюю»
и «дальнюю».
Рис. 1.31. Дефектограмма болтового стыка при озвучивании
торцов головки рельса наезжающим и отъезжающим ПЭП
(а=58", у=34"). Профили головки приведены
для пояснения процесса формирования сигналов
В ближней зоне (на временных задержках 20-45 мкс) ото-
бражаются сигналы от нижней части рабочей грани головки
рельса при озвучивании се прямым (т = 0) лучом.
В средней (45-85 мкс) - сигналы от рабочей части голов-
ки рельса при озвучивании однократно отраженным (m = 1)
51
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ ОТГАЖАТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
лучом. Заметим, что это наиболее информативная часть дефек-
тограммы: именно здесь в первую очередь отображаются сигна-
лы от развивающихся контактно-усталостных трещин головки
рельса (дефекты кода 21).
В дальней зоне (от 85 мкс и выше) отображаются сигналы
от зон средней части и нерабочей части головки рельса при
озвучивании этих зон двукратно отраженными внутри головки
рельса (пз = 2) у.з. лучами.
Для упрощения понимания процессов формирования сиг-
налов в ходе перемещения наклонных ПЭП в зоне болтового
стыка рельсов на рис. 1.31 приведены профили головки рельса
с отображением на них траекторий распространения у.з. лучей.
На каждом профиле стрелками показаны траектории распростра-
нения центрального луча диаграммы направленности ПЭП, что
даст представление о глубине залегания возможного отражателя
(дефекта) в пределах каждой зоны по положению эхо-сигналов
на дефектограмме.
Таким образом, сигналы в зоне болтовых
Л	стыков от торцов головки рельса являются хо-
Р°шими ориентирами для определения пример-
!/| иДТ/ ного расположения дефекта по глубине и сечс-
™	нию головки рельса.
Из изложенного следует весьма важный вывод, что по рас-
положению пачек сигналов в определенной зоне регистрации
можно оценить размещение поперечной трещины в сечении
головки рельса (внизу или вверху рабочей грани головки или
же в центральной и в нижней части нерабочей грани) при ис-
пользовании схемы «Змейка». Это обстоятельство должно учи-
тываться при визуальном осмотре дефектного участка и уточ-
нении дефектного сечения ручным преобразователем, а также
может использоваться в алгоритмах выделения и распознавания
дефектных сигналов на фоне помех.
Напомним, что при типовой настройке съемного двухни-
точного дефектоскопа зона звуковой индикации (стробирую-
щий импульс системы автоматической сигнализации дефекта -
АСД) эхо-каналов «а = 58°, у = 34°» соответствует 30 - 95 мкс.
1.5. Формирование сигналов при озвучивании головки рельсов в зоне болтового стыка
При этом оператор дефектоскопа фиксирует (слышит) сигна-
лы из средней и частично ближней зон, то есть контролирует
лишь рабочую грань головки рельса. В дефектоскопах типа
ЛВПКОН зона временной селекции (строб-импульс) при реги-
страции сигналов почти в два раза шире (до 140 мкс), и рас-
шифровщик дефектограмм фиксирует те дефекты, которые «нс
слышал» оператор в пути (рис. 1.32).
асд
^пэп> ММ
Рис. 1.32. Временные зоны регистрации и звуковой индикации
дефектоскопа для эхо-канала контроля головки рельса
(и~58п, у=34')
У мобильных средств дефектоскопии временная зона ре-
uic'i рации сигналов для эхо-каналов «а = 58°, у = 34°» может
Составлять до 230 мкс, и, благодаря мощному зондирующему
импульсу, фиксируются сигналы при многократном отражении
VHi.i развуковых лучей от различных граней головки рельса. При
ном схема «Змейка» позволяет озвучивать практически весь
профиль головки рельса.
11а реальных дсфектограммах зона (дорожка) отображения
। in налов контроля головки рельсов (в том числе, и сигналов от
преобразователя, реализующего схему «Змейка») заметно уже,
чем рассмотрено на рис 1.31 - 1.32, и весьма часто три группы
53
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ HA В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОПС I РУК"!ИВИЫХ ОПЧЖЛГЕЛЕН РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
1.5. Формирование сигналов при озвучивании головки рельсов в зоне болтового стыка
сигналов, рассмотренных выше, сливаю гея в одну наклонную
линию (см., например, рис. 1.36 и 1.37).
1.5.3.	Отображение сигналов контроля головки рельсов
схемой прозвучивания «РОМБ»
Схема контроля «Змейка» ориентирована в основном па об-
наружение дефектов в рабочей грани головки рельса. В то же
время, как следует из изложенного выше, при благоприятных ус-
ловиях в результате двух и более кратного отражения у.з. лучей
могут быть обнаружены дефекты и в нерабочей грани головки.
Для надежного озвучивания как рабочей, так и нерабочей
граней головки в современных дефектоскопах применяются
специальные преобразователи (резонаторы) с двумя пьезопла-
стинами с углами ввода а = 58° и суммарным углом разворо-
та 2у = 34°+34° в одном корпусе (типа РП-121-58/58-68). Обе
пьезопластины работают на излучение и прием у.з. колебаний
и могут быть подключены к одному генератору и приемнику
(рис. 1.33 а).
«2	б)
Рис. 1.33. Схема подключения выводов резонатора
РП-121-58/58-68: а — подключение обеих пьезопластин к обще-
му генератору зондирующих импульсов и приемнику;
б —раздельное подключение пьезопластин
Для минимизации межканальных помех целесообразно под-
ключение каждой из пластин преобразователя к отдельным при-
омо-нередатчикам (рис. 1.33 б). Раздельное подключение также
даст возможность дифференцировать сигналы от отражателей
। дефектов), находящихся в различных частях сечения головки
рельса (со стороны рабочей или нерабочей граней головки).
Кроме того, появляется возможность проводить раздельную на-
 । ройку каждой из двух пьезопластин преобразователя.
Практически данная схема реализует две схемы «Змейка»
для обнаружения дефектов по эхо-методу в рабочей и нерабочей
। ранях головки рельса (рис. 1.34 поз.1 и 2).
Рис. 1.34. Контроль головки схемой «РОМБ»: обнаружение
дефектов по эхо-методу в рабочей и нерабочей гранях
головки рельса
Как показано в гл. 3.4.3 кн. 1, совместная работа двух пластин
(H ina излучает - другая принимает и наоборот) дополнительно
По июляет осуществлять контроль верхней центральной части го-
мики, реализуя эхо-зеркальный метод контроля (рис. 1.35).
Указанная схема контроля, получившая название «РОМБ»
(и. пси г № 2184374), была разработана в ОАО «Радиоавионика»
(ill'll,иалыю с целью обнаружения наиболее проблемных дсфек-
1<>и поперечных трещин головки, развивающихся от поверхио-
| | и ка гания рельсов, в том числе, и под поверхностными повреж-
54
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ПА И-ГАЗВ1РГКЕОГ KOIIC1T3 к I И11111.1Ч ОI РАЖА ПУН,И РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
Рис. 1.35. Контроль головки схемой «РОМБ»:
обнаружение эхо-зеркальным методом поперечной трещины
головки под расслоением
дениями головки (пробуксовками, расслоениями, выкрашивани-
ями). Как правило, такие дефекты развиваются в центральной
части головки непосредственно под отслоением металла и не до-
ступны для схем «Змейка» (о. = 58°, у = 34°) и «а = 70°».
Озвучивание дефектов данного типа схемой «РОМБ» по
эхо-зеркальному методу происходит следующим образом (см.
рис. 1.35):
-	одна из пьезопластин излучает ультразвуковой импульс
(поз.1), который затем отражается от подголовочной грани голов-
ки и устремляется к поверхности катания (поз.2);
-	отразившись от угла между плоскостью трещины и го-
ризонтальным расслоением (поверхностью катания головки),
импульс устремляется к другой подголовочной грани (поз. 3);
-	после переотражения (поз.4) импульс принимается вто-
рой пьезопластиной.
При этом траектория ультразвукового луча в плоскости
проекции на поверхность катания образует геометрическую фи-
гуру ромб (отсюда название схемы).
Естественно, аналогичная последовательность переотраже-
ний при озвучивании поперечной трещины происходит и при излу-
56
1.5. Формирование сигналов при озвучивании головки рельсов в зоне болтового стыка
пенни импульсов второй пластиной (первая - принимает импульс).
Таким образом, применение схемы «РОМБ» позволяет:
1) одновременно фиксировать дефекты со сто-
роны рабочей и нерабочей граней головки рельса ио
>\о-методу;
2) обнаруживать поперечные трещины, разви-
вающиеся в центральной части головки от поверх-
ности катания, по эхо-зеркальному методу.
Кроме того, по свидетельству практиков схема
менее критична к нарушению центровки ПЭП относительно
продольной оси рельса, что весьма важно, особенно для мо-
чильных средств контроля.
Рассмотрим процесс озвучивания торцов головки рельса
и юие болтового стыка преобразователем, реализующим схему
«РОМБ».
Как отмечено выше, схема «РОМБ» состои т из двух схем
Змейка», поэтому весь рассмотренный процесс озвучивания
схемой «Змейка» торцов головки рельса в зоне болтового сты-
ка (разд. 1.4.2) остается справедливым и для схемы «РОМБ».
11ричем как при совместном включении пьезопластин, так и при
ра тдельном - сигналы, принятые обеими пьезопластинами на
юфектограммах в съемных и мобильных средствах дсфектоско-
шш, отображают в одной зоне (на одной дорожке) регистрации.
При перемещении наезжающего ПЭП от каждой из двух
пьезопластин преобразователя, излучающих ультразвуковые ко-
1сбания в обе грани головки, одновременно формируется двой-
ной набор пачек сигналов при озвучивании нижних и верхних
углов торца рельса (рис. 1.36):
-	первой пластиной последовательно озвучиваются угло-
ныс отражатели 1, 2, 3, а на дефектограмме формируются пачки
I 2 3-
-	второй пластиной озвучиваются отражатели 4, 5, 6 и no-
il иедовательно формируются пачки 4, 5, 6;
-	дополнительно, при наличии неровностей на поверхно-
Сш катания, могут сформироваться сигналы на задержках 8-
100 мкс при озвучивании верхнего угла торца рельса (отража-
57
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-РЛЗВЕРТКЕ ОТ КСИ К I РУК I ИННЫ \ (НЧЧЖЛТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
тель 7 в центральной части головки) в результате совместной
работы двух пьезопластии.
^ГСП’
Рис. 1.36. Процесс формирования дефектограммы болтового
стыка при контроле головки рельса схемой «РОМБ»
Подобным образом двойной набор пачек сигналов фор-
мируется при перемещении отъезжающего ПЭП относительно
торца рельса.
Пачки сигналов от всех указанных отражателей наклады-
ваются друг на друга, поэтому сигналы от торцов выглядят бо-
лее интенсивными («сочными») по сравнению с сигналами при
использовании схемы «Змейка» (рис. 1.37).
При раздельном включении пьезопластин преобразовате-
лей, реализующих схему «РОМБ», в программе отображения де-
фектоскопа могут быть предусмотрены цветовые различия сигна-
лов, принятых разными пластинами. Это позволяет дифференци-
ровать (различать) сигналы, принятые от дефектов в рабочей или
нерабочей гранях головки рельса.
58
1.5.	Формирование сигналов при озвучивании головки рельсов в зоне болтового стыка

Рис. 1.37. Сигналы от торцов рельсов в зоне болтового
стыка при контроле схемами «Змейка» (а) и «РОМБ» (б)
1.5.4.	Сигналы контроля головки рельсов
наклонными преобразователями,
реализующими зеркальный метод
Зеркальный метод обнаружения попереч- „
пых дефектов (далее «Зеркальная» схема) кон- I I
фоля головки рельсов реализуется с помощью /Ша
тух идентичных преобразователей с углами I
и 58°, у = 34°, расположенных друг от друга на ,
пазовом расстоянии (Б = 50 мм), один их которых 11 В
и шучает ультразвуковые колебания (он также pc- I -лЯЛ
плпзуст эхо-метод контроля), а другой является
пассивным приемником (рис. 1.38). При этом не
имеет значения, первым или вторым по ходу движения дефекто-
скопа следуют излучающий и принимающий преобразователи.
«Зеркальная» схема реализована в съемных дефекто-
скопах АВИКОН-01, АВИКОН-11 и АВИКОН-15, а также в
дефектоскопическом комплексе АВИКОН-ОЗ вагона-дсфск-
1оскопа производства ОАО «Радиоавионика» (изобретение
№ 2060493 [5]).
При перемещении в зоне болтового стыка пары преобра-
юна гелей, работающих по зеркальному методу, аналогично кон-
। ролю по эхо-методу, на В-развсртке формируется серия из трех
и tick сигналов в наезжающем и отъезжающем каналах.
59
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ II Л В-РАЗВЕРТКЕ ОТ KOIM 1ГУК1 I1B1I1.I\ ОI PUKAI ЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
Излучатель Приемник
100
ьо
60
20 »--------------------------------------------------------
^11эп' ММ
Рис. 1.38. Формирование сигналов от торца головки рельса
в зоне болтового стыка при его озвучивании
отъезжающими ПЭН (а = 58", у = 34", Б = 50 мм),
реализующими зеркальный метод контроля
Рассмотрим для примера процесс формирования пачек сиг-
налов при перемещении пары отъезжающих ПЭП (а = 58°, у = 34°)
от носителыю торца принимающего конца рельса.
В 1-м положении система преобразователей располагается
вблизи торца (рис. 1.38). Падающие от излучающего ПЭП уль-
тразвуковые лучи отражаются от плоскости торца головки рель-
са. а затем - от нижней выкружки рабочей грани головки и попа-
дают на приемник. На В-развертке формируется наклонная пачка
сигналов в ближней зоне (со средней задержкой порядка 45 мкс).
Во 2-м положении система ПЭП несколько удалилась от тор-
ца рельса (рис. 1.39). Процесс распространения лучей от излучате-
ля до торца и в сторону приемника происходит с многократными
60
1.5. Формирование сигналов при озвучивании головки рельсов в зоне болтового стыка
нгрсогражениями лучей от различных граней головки рельса. На
II развертке формируется вторая пачка сигналов, отображающаяся
н средней зоне с задержкой в центре порядка 75 мкс.
Span» ММ
Рис. 1.39. Формирование сигналов от торца головки рельса
при многократном отражении лучей (зеркальный метод)
В 3-м положении пара преобразователей находится в наи-
Iи । плпем удалении от торца рельса. Процесс распространения
ультразвуковых лучей от излучателя к приемнику весьма сло-
жен и сопровождается многократными отражениями (рис. 1.40).
Формируется третья пачка сигналов в дальней зоне со средней
нщержкой порядка 120 мкс.
Как правило, из-за отсутствия структурных
шумов в канале, реализующем зеркальный метод
(приемный ПЭП не излучает у.з. колебания), зна-
чение чувствительности удается устанавливать на
I 8 дБ выше чувствительности аналогичных эхо-
нпплпов (рекомендуемое значение чувствптельно-
t hi К = 16 дБ).
J
61
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-РАЗВЕР! КЕ ОТ KOIK I РУК'1 IIBIII.IX (>Г1ЧЖ\ТЕ.1ЕН РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
Рис. 1.40. Дефектограмма болтового стыка при контроле
головки рельса по зеркальному методу (ПЭП а=58°, у=34(’)
При практической реализации системы необходимо учесть,
что эффективность «Зеркальной» схемы существенно зависит
от точности установки и согласованности углов ввода и разво-
рота в обоих преобразователях, совместно реализующих схему
(«наезжающие» каналы № 2 и 4, а также «отъезжающие» № 3 и
5 дефектоскопа АВИКОН-01 и АВИКОН-11). По практическим
данным [6 и 7] даже небольшая нспараллсльность распростра-
нения ультразвуковых лучей пары преобразователей (излучателя
и приемника) приводит к ослаблению сигналов от торца головки
рельса в зеркальном канале на 8-12 дБ (в 2-4 раза).
При качественной настройке преобразователей (см. мето-
дику в [6, 7]) эффективность зеркального метода контроля рабо-
ты составляет до 15-20% от всех обнаруженных остродсфект-
ных рельсов с трещинами в головке рельса.
Особенности поведения рассматриваемых схем прозвучи-
вания при определенном износе головки рельса и распростра-
нения у.з. лучей при многократном их переотражении внутри
головки рельса в процессе реализации зеркального метода под-
робно рассмотрены в [2].
62
1.6. Сигналы магии того канала в зоне болтовых стыков
1.6.	Сигналы магнитного канала
в зоне болтовых стыков
Принцип действия магнитного канала заклю-
частся в фиксации изменения величины магнитного	,
потока в головке рельса, происходящего при измене- /
пин номинального сечения или структуры металла с
ферромагнитными свойствами (поперечные и про-
lojii.iibic трещины, зазоры болтовых стыков и сварные стыки) [2].
На практике нарушение магнитного поля происходит и при
иплпчии вблизи контролируемого объекта металлических объек-
юн, т.с. каких-либо конструктивных элементов рельсового пути
(шпальных подкладок, стыковых накладок, болтов, закрепляю-
щих накладки, элементов стрелочного перевода и проч.) или ино-
родных металлических предметов.
Магнитограмма в зоне болтового стыка фактически пред-
ставляет собой сумму сигналов от трех видов объектов: шпальных
подкладок, стыковых накладок и стыкового зазора (рис. 1.4] а).
Стыковые накладки отображаются двумя импульсами с че-
редованием знаков «—» (вход в накладки) и «+» (выход из накла-
iok), причем амплитуда первого, отрицательного импульса, как
правило, больше, чем второго, положительного''. Естественно,
расстояние между максимумами импульсов соответствует длине
накладки и составляет 800— 1000 мм.
Сигнал от стыкового зазора близок по форме сигналу от
сильно развитой поперечной трещины в головке рельсов или от
и июма и представляет собой короткий! импульс большой ампли-
туды с примерно равной величиной амплитуды положительной и
I при нательной частей. Вид данного импульса практически зави-
< п г от протяженности стыкового зазора и состояния торцов рсль-
 । in. а также от величины усиления в магнитном канале.
XOi-Ab
При неправильной полярности электромагнитов системы намагничи-
шншя дефектоскопического комплекса сигнал от начала накладки ого-
up.i/кается в виде положительного импульса, а от се конца - в виде от-
рицательного импульса
63
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-РЛЗВЕРТКЕ ОТ КОНС1РУ МИННЫХ ОГРЛЖЛГЕЛЕИ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
Нулевая линия
«Подкладочный
процесс
Положительный
импульс
от стыкового
зазора
Поло митинг.«и
импульс
ог выхода
из накладки
пл
^накг
Отрицательный
импульс
от стыкового
зазора
Отрицательный
импульс
от входа
в накладку
Рис. 1.41. Сигналы магнитного канала в зоне обычного
болтового стыка (а) и изолирующего болтового стыка (б),
фото изолирующего стыка (в)
На рис. 1.41 б приведен фрагмент магнитограммы изоли-
рующего болтового стыка. Как видно, отличительными призна-
ками сигналов от изостыков (по сравнению с обычными бол-
товыми стыками) являются отсутствие разнополярных импуль-
сов на концах стыковых накладок и более широкий импульс oi
64
1.6. Сигналы магнитного канала в зоне болтовых стыков
силкового зазора с большей амплитудой (вершины импульсов
существенно выходят за границы зоны регистрации).
По сигналам в зоне бол товых стыков (модель поперечного
и гнома рельса) может быть дана оценка качества работы магнит-
ного канала. В качестве примера приведем основные требования,
которым должны удовлетворять нормально функционирующие
магнитные каналы дефектоскопического комплекса АВИКОН-ОЗ
при установившейся скорости контроля (40 - 50 км/ч) на главном
н\ in с железобетонными шпалами и рельсами типа Р65:
I. Амплитуда отрицательного импульса от входа в стыковые
накладки U||A1<J( должна быть нс менее 'А всей зоны регистрации
। inлсоты дорожки) магнитного канала (рис. 1.41 а).
Вершины импульсов от стыкового зазора должны выхо-
III и. за пределы зоны регистрации, при этом ширина импульсов
и а верхней и нижней границах зоны регистрации т и т должна
составлять не менее 5 отсчетов (или 10 мм) по горизонтальной
in п путейской координаты.
Амплитуды отрицательных и положительных импульсов
(<>| входа в накладку и выхода из накладки, от стыкового зазо-
ра и подкладочного процесса) не должны отличаться более чем
пн И>“ <>, а форма импульсов должна быть симметрична относи-
lrili.no пулевой (средней) линии.
2. Типичный вид сигналов от шпальных подкладок прсд-
। i виляет собой периодический волнообразный процесс (си-
нусоиду). Амплитуда импульсов от шпальных подкладок U
in i/Mia быть не менее ‘А и не более А амплитуды импульса от
HMi'ia в накладку UIIAK, (рис.1.41а). Форма кривой от подкладоч-
ною процесса должна напоминать синусоиду, быть симметрич-
iiiHi относительно средней линии и иметь постоянный период
। и.ювапия импульсов, так же как шпальные подкладки в пути.
	3. Размах импульсов высокочастотного шума R (от струк-
lypi.i металла в наклепанном приповерхностном слое головки
ргньга) должен быть не более 'А размаха импульсов от шпаль-
ных подкладок R(|n (рис. 1.41а).
•I. Размах импульсов от сварных стыков R должен быть
|Ц* менее чем в 1,5 раза и не более чем в 2,5 раза выше, чем раз-
65
I. ФОРМИРОВАНИЕ СИГИЛЛОННЛ B-I’A JBEI’ГКЕ ОТ КОПС I ГУ1С1 IIBIII.IX о 11ЧЖ \ТО1ЕП РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
мах импульсов от шпальных подкладок R . При этом сварные
стыки должны четко выделяться на фоне подкладочного про-
цесса (рис. 1.44-1.45).
При выполнении указанных требований настройки магнит-
ного канала комплекса АВИКОН-ОЗ гарантируется надежное об-
наружение в головке рельсов поперечных и продольных трещин,
верхние границы (края) которых залегают не глубже 8 мм от по-
верхности катания головки рельса (для систем намагничивания
других производителей из-за существенно меньшего реализуе-
мого магнитного потока в рельсе глубина обнаружения дефектов
ограничивается 4-6 мм).
В практике работы с магнитным каналом необходимо
иметь в виду, что формы сигналов как от конструктивных эле-
ментов рельсового пути, так и от дефектов зависят от многих
факторов: от конструкции рельсовых скреплений, от типов и
производителя рельсов и даже шпал и. естественно, от скоро-
сти сканирования (чем выше скорость, тем больше участие в
формировании сигналов вихретоковой составляющей, действие
которой существенно при скорости более 30 км/ч [8]).
Важными достоинствами магнитного метода
неразрушающего контроля являются возможность
обнаружения дефектов головки и изломов рельсов на
скоростях до 80 км/ч (и более!) и при крайне низких
температурах (до минус 50°С), а также возможность
точной привязки (с точностью до шпалы) сигналов
от дефектов к реальному пути, что особенно актуаль-
но для бесстыкового пути.
1.7. Дефектограмма болтового стыка
при многоканальном контроле
На рис. 1.42 представлена дефектограмма контроля зоны
болтового стыка совмещенным вагоном-дефектоскопом с ком-
плексом АВИКОН-ОЗМ [9].
66
1.7. Дефектограмма болтового стыка при многоканальном контроле
При прохождении индукционной катушки датчика маг-
нитного канала над зоной болтового стыка последовательно по-
являются: отрицательный импульс от начала накладки, мощный
импульс от стыкового зазора и положительный импульс, обо-
значающий конец накладки.
Ультразвуковые сигналы представлены на развертке типа
В с расположением линии начала координат (линия зондирую-
щих импульсов) снизу. Справа условно показаны сечения рель-
сов, контролируемые каждым из дефектоскопических каналов.
Рис. 1.42. Дефектограмма болтового стыка (магнитный
и ультразвуковые каналы комплекса АВИКОН-ОЗМ)
В результате озвучивания торцов головки рельсов ультра-
шуковыми преобразователями с углами а = 58°, у = 34° в эхо- и
юркальных каналах появляются серии наклонных пачек сиг-
пилон. Что касается эхо-каиалов контроля головки а = 70°, то
чопусгимо как отсутствие сигналов от торцов головки рельсов,
Н1к и их наличие из-за озвучивания зоны радиусного перехода
67
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОПС ГРУК1 ИНИЫК ()1 ТЛЖЛТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
головки в шейку (у вагона-дефектоскопа АВПКОН-ОЗМ вре-
менная зона канала «а = 70°» нс ограничена только головкой,
а захватывает также шейку и даже подошву). В эхо-каналах
(а = 45°) контроля шейки и ее продолжений в головку и подо-
шву рельсов отображаются наклонные пачки сигналов от болто-
вых отверстий и сигналы от отверстий под контактные соедини-
тели (меньшего размера). Кроме того, присутствуют небольшие
пачки сигналов от уголковых отражателей между подошвой и
торцом рельса, обозначающие на дефектограммс границу рель-
са по высоте. При перемещении прямых ПЭП линии донных
сигналов прерываются над стыковым зазором и над каждым от-
верстием. От верхней части стенок отверстий фиксируются ду-
гообразные пачки эхо-сигналов.
Вид сигналов сканирования зоны болтовых стыков на дефек-
тограммах зависит от принятой схемы прозвучивания и особенно-
стей представления сигналов программой отображения конкрет-
ного дефектоскопа (см. гл. 2 данной книги).
1.8. Формирование сигналов в зоне
сварных стыков рельсов
Кроме болтовых стыков современный рельсовый путь
содержит значительное количество сварных стыков. До недав-
него времени в России эти стыки выполняли только электро-
контактным способом, для которого характерна тщательная за-
чистка (шлифовка) околошовной зоны. Визуально иногда и не-
возможно определить местоположение сварного стыка в пути,
рельс кажется непрерывным (рис. 1.43 а). 11оследние годы на
отечественных железных дорогах начали активно внедрять
сварные стыки, выполненные алюминотермитным способом
(рис. 1.43 б.). К сожалению, по технологии этого вида сварки
допускается не зачищать выдавленный металл по периметру
сварного шва (кроме головки рельсов), что значительно затруд-
няет проведение ультразвукового контроля.
68
1.8. Формирование сигналов в зоне сварных стыков рельсов
б)
Рис. 1.43. Сварные стыки рельсов, применяемые в России:
а - электроконтактная сварка, замаркированная с двух сторон
белой краской, с хорошо видимой зоной термического влияния:
б - алюминотермитный стык с характерным обливом
сварного шва
При контроле бесстыкового (сварного) рельсового пути
сигналы от сварных стыков являются регулярными в обеих его
нитках. Сварные стыки рельсов, выполненные электрокон-
'гакгным способом, фиксируются, главным образом, магнит-
ным каналом, а сигналы в ультразвуковых каналах, как правило,
(• гсутствуют (рис. 1.44).
Рис. 1.44. Фрагмент дефектограммы СВД с регулярными
импульсами в магнитном канале от сварных стыков
69
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОШ ГРУ М IIBHI.IX О ГРАЖЛТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
Рис. 1.45. Изображения импульсов от сварных стыков:
а — электроконтактной сварки (см. рис. 1.44);
б — алюминотермитной сварки, взятой в накладки
(но краям отрицательный и положительный импульс
от концов накладок, импульс в центре — от сварного шва)
В отличие от подкладочного процесса сигналы от сварных
стыков определяются нс вспомогательным полем рассеивания
намагничивающего устройства, а рабочим полем в рельсе, от ве-
личины которого непосредственно зависит способность магнит-
ного канала обнаруживать дефекты. Сигналы от электроконтакт-
ных сварных стыков имеют импульсную структуру, близкую по
амплитудно-временным характеристикам к сигналам от попереч-
ной трещины в головке средней стадии развития (рис. 1.45 а).
Вид импульсов (размах, длительность, форма импульса, ко-
личество положительных и отрицательных экстремумов) не по-
стоянен и зависит от многих факторов, таких как:
70
1.8. Формирование сигналов в зоне сварных стыков рельсов
-	различия технологий сварки иа рсльсосварочных иредпри-
яшях и в пути с использованием передвижных рельсосварочных
машин (ПРСМ), влияющие иа физико-химическую структуру
сварного шва;
-	тип системы намагничивания рельсов («П»-образная ch-
i’гема или система с использованием колес индукторной тележ-
ки в качестве полюсов электромагнита и размещением катушек
па осях колесных пар);
-	технические характеристики дефектоскопических ком-
плексов;
-	скорость, при которой контролировались рельсы;
-	настройка усиления магнитного канала и проч.
В результате проведенных в ОАО «Радиоавионика» стати-
стических исследований записей совмещенных вагонов-дефек-
юскопов с комплексами АВИКОН-ОЗ и Р-2000 (с использова-
нием колес в качестве полюсов электромагнита), а также маг-
нитных вагонов-дефектоскопов (МВД) (с «П»-образными элек-
। ромагнитами) установлено [10], что все разнообразие форм
сигналов от сварных стыков рельсов можно условно свести к
четырем основным типам (рис. 1.46).
2-1	2-2	3-2	3-3
Рис. 1.46. Типовые формы сигналов от сварок (цифры
снизу означают соотношение положительных и отрица-
тельных экстремумов относительно нулевой линии)
Как видно, формы сигналов отличаются числом положительных
и о । pi । дательных импульсов, величиной интервала между импульса-
ми I. мм и амплитудой (величиной размаха/? ).
('игналы от сварных стыков рельсов могут служить ори-
71
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОПС IГУКГПВНЫХОIРАЖА!1 ЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
ентиром при настройке магнитного капала (см. гл. 1.6). Таким
образом, возникает альтернатива традиционному подходу, при
котором в качестве опорного уровня, определяющего чувстви-
тельность магнитного канала к дефектам, служит амплитуда
подкладочного процесса.
В ультразвуковых каналах качественно обработанный свар-
ной шов, как правило, вызывает лишь ослабление амплитуды
донных сигналов на небольшом участке (протяженностью 50 -
120 мм). Это связано с измененной структурой металла тор-
цов рельсов из-за термического воздействия и пластической
деформации в зоне сварного стыка и, как следствие, - рассе-
иванием ультразвука на структуре металла. Более сильно это
рассеивание (затухание) сказывается при прохождении над
стыком прямого ПЭП (по сравнению с наклонными преобра-
зователями), поскольку ультразвук преодолевает значительное
расстояние в зоне действия затухания (180 мм до подошвы и
столько же обратно).
При типовой настройке ЗТМ-канала (а = 0°)
^7^* на условную чувствительность К = 14 дБ прс-
рывание линии донных сигналов над сварным
'стыком происходит только при уменьшении их
агп амплитуды более чем в 5 раз. Если величина
Л1В. уменьшения амплитуды донных сигналов мень-
шс указанной величины — линия д.с. над стыком
не прервется. При этом сварные стыки практически могут быть
идентифицированы только с помощью амплитудной огибаю-
щей донных сигналов (данная функция имеется в программах
отображения дефектоскопов серии АВИКОН - см. гл. 2.2.1).
На рис. 1.47 показан фрагмент дефектограммы бесстыково-
го пути, и проиллюстрировано действие амплитудной огибаю-
щей донных сигналов (линия’зеленого цвета). Сварные стыки
идентифицированы по кратковременным уменьшениям ампли-
туды д.с., следующими через каждые 25 м (соответствует длине
одного рельса). На увеличенных фрагментах видно, что линия
донных сигналов (красного цвета) в зонах сварки не прерывает-
ся, хотя по огибающей видно реальное изменение (уменьшение)
72
1.8. Формирование сигналов в зоне сварных стыков рельсов
Гис. 1.47. Сварные стыки рельсов следуют через каждые 25 м,
что видно благодаря функции
«Огибающая амплитуд донных сигналов»
цМплнтуд д.с. в зонах термического воздействия. В наклонных
\ ныразвуковых каналах какие-либо сигналы в зоне сварки, как
правило, отсутствуют.
В работе [11] приведены результаты исследования акусти-
ческих характеристик металла в зоне стыков электроконтакт-
II'>п сварки рельсов при их контроле посредством прямых пре-
i'Орлова гелей. Сделаны выводы, что протяженность зоны тер-
мического влияния в области сварного стыка лежит в пределах
и <>() мм в обе стороны от шва. Ослабление донных сигналов
и онласги сварного стыка вызвано затуханием (рассеиванием) и
р> фракцией упругой волны на структуре металла в зоне сварки,
Причем максимальное ослабление д.с. составляет 8-15 (отри-
1ИНС1Ы1ЫХ) дБ и наблюдается с двух сторон от середины стыка
ни расстоянии ±20 мм. Огибающая амплитуд донных сигналов в
iii|ie, непосредственно примыкающей к сварному шву (в центре
। парного стыка), имеет положительный выброс амплитуды дон-
lb а о сигнала на величину 2 - 7 дБ из-за уменьшения твердости
и’inii.ua вблизи шва и в самом шве (см. увеличенные изображе-
73
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИП1АЛОВ НА В-РАЗВЕР ГКЕ ОТ КОНСТРУКТИВНЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
нпя огибающих д.с. на рис. 1.47, где видны такие положительные
выбросы амплитуд в центре стыков).
Сварной стык с необработанной поверхностью (незашлп-
фованным металлом - см. рис. 1.48 а) может вызвать появление
нехарактерных сигналов в наклонных эхо-каналах дефектоско-
па. Как правило, эти сигналы формируются в каналах контроля
головки (а = 58°, у = 34°) от наплавленного металла под нижней
выкружкой головки рельсов в виде наклонных пачек сигналов
с задержками 45 - 50 мкс, а также в каналах а = 45° от валика
сварного стыка на подошве в виде сигналов с задержками 140
200 мкс (рис. 1.48 б).
От слоя металла на
________подголов грани
1)	45-50 мкс
40 км 1D «ж 9.06 м 8.42 м 7.78 м 40 км 10 пк 7.14 м
1	на подошве
' I 4	Z! 140-200 мкс
о = 45°
АмплитуднаяS
огибающая
донных сигналов
Ослабление д.с.
в зоне сварного шва
Рис. 1.48. Необработанная зона сварного стыка:
а — вид подошвы рельса; б — сигналы от подголовочной грани
(поз. I ), от подошвы рельса (поз. 2), ослабление амплитуды дон-
ного сигнала в зоне сварки (поз.З)
74
1.8. Формирование сигналов в зоне сварных стыков рельсов
Такие сигналы затрудняют выявление опасных внутренних
цсфектов сварки. В этом случае целесообразно проанализировать
Предыдущие дефектограммы на предмет аналогии сигналов от
укачанных отражателей сварного стыка и отсутствия каких-либо
(ополнительных пачек сигналов (от возможных дефектов).
При наличии в зоне сварного шва неровности в виде из-
носа или смятия (седловины) глубиной 1 — 2 мм (дефект 46.3)
вследствие потери контакта между преобразователем и поверх-
ностью катания возможно кратковременное пропадание донно-
! о сигнала над неровностью.
Конструктивными особенностями алюминотермитных
< парных стыков являются:
- наличие облива (валика усиления) по всему периметру
• парного стыка, за исключением головки рельса;
-	установка сварного стыка в шсстидырные накладки, за-
крепленные на четыре крайних болта, при этом расстояние бли-
жийших к стыку болтовых отверстий до центра стыка должно
I оставлять не менее 330 мм для возможности полноценного
и ап роля зоны сварного стыка зеркальным методом (методом
« Гандсм») по всей высоте;
-	фрезеровка стыковых накладок в центре под валик уси-
ь пня.
Па практике сварные соединения могут быть изготовле-
HI.I из обычных рельсов с болтовыми и другими отверстиями в
П1Спке, при этом, в нарушение технологии, ближайшие к тор-
|г отверстия могут располагаться на расстоянии, значительно
Mi iii.iiiCM требуемых 330 мм, и препятствовать полноценному
и|нучпванию шва с поверхности катания по всей высоте на-
к ионными ПЭП (а = 45° - 50°).
На рис. 1.49 представлен фрагмент дефектограммы с
'шпалами в зоне алюминотермитного сварного стыка и его
фотоизображение (в виде панорамы из нескольких кадров),
ноиученное системой видеорегистрации вагона-дефектоскопа
АНН КОН-ОЗМ.
1. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОПС! Р> КТ1Ш11ЫЧ ОТРАЖАТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
Вход в Сварной
накладки шов
Выход из
накладок
Возможные
сигналы от б/отв.
а = 70°
(РОМБ)
Возможные сигналы от валика
на подголовочной грани
о
о
(зеркальный метод)
о
<х = 0°
Соед.
б/отв.
б/отв.
Соед.
I
Рис. 1.49. Алюминотермитный сварной стык,
взятый в накладки: а — общий вид,
б-фрагмент дефектограммы СВД АВИКОН-ОЗМ
В целом, в зоне алюминотермитного сварного стыка по
ультразвуковым каналам должны отсутствовать какие-либо сиг-
налы за исключением сигналов от болтовых отверстий. Однако
на практике могут быть зафиксированы сигналы от валика уси-
ления сварного стыка. Величина затухания УЗК, в том числе
76
1.8. Формирование сигналов в зоне сварных стыков рельсов
зонных сигналов, над алю.минотермитной сваркой существенно
полыпе, чем над электроконтактным стыком, особенно при ис-
пользовании некачественного термитного порошка, что прояв-
ляется в виде прерывания линии д.с. как на рис. 1.49.
В магнитном канале наблюдаются сигналы от стыковых
накладок и импульс в центре от самого сварного стыка.
В связи с измененной структурой металла и существен-
ным затуханием ультразвука в зоне сварного стыка периодиче-
ский контроль сварных стыков ручными НЭП выполняют на
повышенной чувствительности К = 24 дБ. Чувствительности
। плотного контроля (К = 12 - 18 дБ) может быть недостаточно
я ня обнаружения с поверхности катания дефектов сварки, а так-
ие дефектов небольших размеров в шейке и подошве.
Даже при разных условиях ввода ультразвуковых коле-
|цший (например, контроль в сухую погоду или в дождь) при
шачи тельной флуктуации амплитуд сигналов по длине рсль-
rii в процессе сканирования ослабления донных сигналов над
вшой сварки остаются стабильными и имеют характерную
форму амплитудной огибающей (рис. 1.47 - 1.48).
>Ю1 способ позволяет фиксировать сварные сты-
I II при отсутствии магнитного канала и использо-
iiiiib их в качестве ориентиров для точной «при-
нц пси» обнаруженного дефекта на длинномерных
кистях (где отсутствуют такие регулярные ориси-
шры как болтовые стыки). Становится возмож-
ным достаточно корректно идентифицировать конкретные
участки рельсового пути при мониторинге состояния рельсов
(и синхронизировать данные) по результатам анализа миого-
। р:нпых проходов дефектоскопических средств.
Для своевременного обнаружения дефектов в рельсах
ДОже в пределах одной страны (Россия, а также страны СНГ
и Бал гни) используют несколько типов дефектоскопов разных
фирм-производителей. К сожалению, несмотря иа единство
пршщшюв формирования сигналов на развертке типа В, спо-
гц|1Ы представления сигналов сплошного контроля рельсов у
piuiH.ix разработчиков несколько отличаются друг от друга.
ГТ1
77
I. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА В-РАЗВЕРТКЕ ОТ КОНСГРУ KIИВНЫХ ОIРАЖАТЕЛЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПУ ТИ
Рассмотрению общих принципов построения и отличитель-
ных особенностей эксплуатируемых на сети дорог ОАО «РЖД»
врсдств дефектоскопии посвящена вторая глава данной книги.
78
ОТОБРАЖЕНИЕ
СИГНАЛОВ
КОНТРОЛЯ
РЕЛЬСОВ В
МНОГОКАНАЛЬНЫХ
ДЕФЕКТОСКОПАХ
2.1.	Комплекс эксплуатируемых съемных
и мобильных средств дефектоскопии
11а российских железных дорогах сплошной контроль рельсов
|>с\ щсствляется комплексом съемных и мобильных средств дефск-
|оекопии, созданных, в основном, четырьмя российскими (ОАО
Радиоавионика», Группа компаний «Твсма», ООО НПО «Вигор»,
111*1» «Медуза») и молдавским (НПП «РДМ») предприятиями.
Основными приборами сплошного механизированного кон-
|роля рельсов являются съемные двухниточные ультразвуковые
Кфектоскопы АВИКОН-ОЦМР), АДС-02, РДМ-2, АВИКОН-11
и РДМ-22. Сменная производительность этих дефектоскопов
составляет 7-9 км, и обслуживаются они двумя операторами. В
, кц laiiHbix приборах регистрация сигналов сплошного кош роля
ре и.сов осуществляется на приставные (РСД-Т, УР-ЗР и РИ-01)
it.'in встроенные регистраторы.
Мобильные средства дефектоскопии (вагоны-дефектоскопы
и к‘фскгоскопные автомотрисы) контролируют рельсы со ско-
।юстями до 60 км/ч (реально реализуемые скорости 40 - 55 км/ч)
у и.< развуковыми и магнитным методами контроля. Несмотря
пи го, что за один проезд вагон-дефектоскон может проконтро-
79
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГИ \ЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В MIIOI (ЖАНА. 11.11ЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
лировать до 250 км рельсового пути, месячные нормы контроля
вагонов не превышают 2200 км, а дефектоскопных автомотрис
-1100 км пути. Объясняется это тем, что значительное время
работники мобильных средств затрачивают на техническое об-
служивание аппаратуры и вспомогательных систем (дизель, за-
правка топливом и контактирующей жидкостью (водой), заказ
тяговой единицы и т.п.), а также на анализ дефектограмм, на-
ходясь на стоянке.
На российских железных дорогах эксплуатируются мобиль-
ные средства с аппаратно-программными дефектоскопически-
ми комплексами ЭХО-КОМПЛЕКС («Твема»), АВИКОН-ОЗМ
(«Радиоавионика»), ПОИСК-2000М («Вигор»), (РДМ-15К)
(«РД М-В и гор»).
Схемы прозвучивания указанных дефектоскопических
средств и комплексов направлены на обнаружение разноориенти-
рованных дефектов в рельсах и состоят из наклонных у.з. преоб-
разователей для контроля головки, а также прямых и наклонных
ПЭП для контроля шейки и подошвы рельсов. Для обнаружения
дефектов в головке рельса в схемах прозвучивания используют:
—	схему «Змейка» - во всех средствах контроля;
-	схемы «РОМБ», «Зеркальная» и «РОМБ+» — в средствах
типа АВИКОН;
-	преобразователи 70° - в последних моделях дефектоскопов;
-	магнитный (магнитодинамический) метод контроля
только в мобильных средствах дефектоскопии.
Для выявления разнообразных дефектов в шейке и подошве (в
проекции шейки) рельса применяют следующие преобразователи:
-	прямые раздельно-совмещенные преобразователи
(PC ПЭП) — практически во всех средствах контроля;
-	наклонные, ориентированные вдоль рельса по направле-
нию движения и против хода (с углами ввода у.з. колебаний 38",
42° или 45") — также во всех средствах;
—	наклонные встречно ориентированные ПЭП 45° - в мо-
бильных средствах производства фирмы «Твема» (вместо
PC ПЭП и разнонаправленных наклонных ПЭП).
По существу, схемы прозвучивания эксплуатируемых
80
2.1. Комплекс эксплуатируемых съемных и мобильных средств дефектоскопии
средств дефектоскопии скомпонованы из указанных выше схем
и преобразователей и отличаются, в основном, количеством
(ефсктоскопических каналов (от 4 до 12 на одну нитку рель-
сового пути). Назначение и варианты использования каждого
преобразователя и отдельных схем для обнаружения дефектов в
различных сечениях рельсов подробно рассмотрены в гл.З кн. 1
питого двухтомника [2].
11ссмотря на то, что в указанных средствах контроля рель-
сов используются единые физические принципы обнаружения
(сфектов (ультразвуковые - в съемных; у.з. и магнитные - в мо-
бильных), и во всех них сигналы у.з. контроля отображаются в
ни (с развертки типа В, тем не менее сигналы от каждого сред-
ина НК в программах для расшифровки дефектограмм пред-
ставляются с некоторыми специфическими особенностями.
Нс одинаков набор функций (инструментов) в про-
граммах отображения, многие из них реализованы
по разному, не имеют единых названий и элементов
управления. Это вызывает дополнительные труд-
ности для расшифровщиков, поскольку им при-
ходится осваивать все особенности представления
сигналов на дефектограммах разных приборов. Кроме того, это
шачительно усложняет совместный анализ дефектограмм раз-
шчпых средств, так как даже направления движения дефекто-
I рамм на экране ПК в разных приборах отличаются.
Такое положение дел вызвано несоблюдением «Общих тре-
Иопаипй к системе регистрации дефектоскопической информа-
ции съемных и мобильных средств неразрушающего контроля»,
. । нержденных Департаментом пути и сооружений ОАО «РЖД»
и '005 г. [12]. Документ разработан ЦП ОАО «РЖД» при непо-
средственном участии сотрудников ОАО «Радиоавионика».
В данном документе четко отражены требования к:
I.	Регистрируемой информации:
к сигналам в каналах контроля (параметры регистриру-
емых сигналов, чувствительность регистрации, дискретность
по времени (глубине залегания) и по пути (длине рельса), реги-
। । рация зон движения «назад» и проч.);
81
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
-	к параметрам настройки каналов контроля (названия кана-
лов, чувствительность контроля, параметры стробирующих им-
пульсов и ВРЧ, режим работы дефектоскопа, координаты пути
при изменении настроек);
-	к параметрам проверяемого участка (дата, время, началь-
ная и текущая координаты, скорость, ФИО операторов, номера
стрелочных переводов, температура воздуха и т.д.).
2.	Хранению и передаче данных контроля на стационарный ПК.
3.	Программам отображения дефектоскопической инфор-
мации и к основным сервисным функциям (режимы отображе-
ния сигналов; масштабы, амплитудные уровни, «А-развертка»,
«Огибающая донных сигналов», «Сведение», «Электронная
лупа» и т.п.; измерение условных размеров, работа с электрон-
ным блокнотом, совместный синхронный просмотр дефекто-
грамм и т.п.).
4.	Отображению сигналов на дефектограммах (порядок разме-
щения дорожек каналов, расположение ниток пути, границы зон
отображения сигналов, отображаемые на дефектограмме параме-
тры сигналов, настройки каналов и отметки операторов и т.п.).
5.	Выходным формам (ведомости натурного осмотра, журнал
расшифровщика, протокол непроконтролированных участков).
Наиболее полно указанным требованиям удовлетворяют
реализованные в дефектоскопах АВИКОН-01 и АВИКОН-11
принципы представления информации как в самих дефектоско-
пах, так и в программах отображения, используемых для отло-
женного анализа зарегистрированных сигналов контроля рель-
сов на стационарных ПК (в цехах дефектоскопии и в центрах
диагностики инфраструктуры). В связи с этим, в следующих
разделах специфика отображения сигналов многоканальных
дефектоскопов, в основном, рассмотрена на их примере. Далее
последовательно раскрыты отличия в схемах нрозвучивания и
связанные с ними особенности программ отображения других
дефектоскопических средств, эксплуатируемых на российских
железных дорогах.
82
2.2. Цифровые съемные дефектоскопы первого поколения
2.2. Цифровые съемные дефектоскопы
первого поколения
До 1997 г. все эксплуатируемые на железных дорогах Рос-
сии. стран Балтии и СНГ съемные (двухниточные) и однониточ-
ные дефектоскопы имели аналоговую конструкцию. При этом
нес операции (временная и амплитудная селекция, включение
Л( Д и др.) выполнялись аппаратно с помощью определенных
логических схем электронного блока дефектоскопа.
Первым цифровым многоканальным рельсовым дефекто-
скопом, имеющим встроенный микропроцессор и обеспечива-
ющим выполнение многих функций на программном уровне.
Стал съемный дефектоскоп АВИКОН-01. Впоследствии были
поставлены цифровые дефектоскопы АДС-02 и аналого-цифро-
iioii прибор РДМ-2. Их можно отнести к цифровым дефектоско-
пам первого поколения.
Начиная с 2005 г., появились следующие модификации
съемных и однониточных рельсовых дефектоскопов с ото-
бражением сигналов со всех каналов на индикаторе дефек-
locKona в виде развертки типа В (и А), в основном, в ре-
нт.пом масштабе времени. Такие приборы как АВИКОН-11
и РДМ-22 относятся к цифровым рельсовым дефектоскопам
игорого поколения. К ним же можно отнести и совсем новые
(иыдержавшие испытания ОАО «РЖД» в 2010 г.) дефектоскопы
ПИ1ОВ АВИКОН-14 и АВИКОН-15 (см. табл. 2.1).
2.2.1. Двухниточный ультразвуковой дефектоскоп
АВИКОН-01 МР с регистратором РИ-01
Одним из первых регистраторов сигналов сплошного кои-
|рияя рельсов1, успешно эксплуатирующимся на железных *
11ервый регистратор сигналов сплошного контроля рельсов для съемных
|(||ухпиточных дефектоскопов был реализован фирмой «Медуза» вначале на
ini те дефектоскопа Поиск-10Э, впоследствии - в дефектоскопе АДС-02
2. О1ОЫЧЖТ.111П- СИГНАЛОВ КОШТОЛ51 РЕЛЬСОВ В MIIOI ОКЛИ АЛЫ1ЫХ ДЕФЕКЛ ОСКОПАХ
Таблица 2.1
Классификация эксплуатируемых рельсовых
дефектоскопов по назначению и принципу построения
Принципы
построения
Съемные
(двухниточные)
дефектоскопы
Портативные
(ручные и одно-
ниточные)
Мобильные средства
(вагоны-дефектоскопы
и автомотрисы)
с аппаратурой
Аналоговые
РЕЛЬС-5
ПОИСК-2
ПОИСК-10Э
РЕЛЬС-6
ДУ К-66 ПМ
РДМ-1 (Ml)
РДМ-3
РЕЛЬС-3
Цифровые
1 поколения
АВИКОН-ОЦМР)
РДМ-2
АДС-02
АВ ИКОН-02 Р
РДМ-33
УДС2-102
(«ПЕЛЕНГ»)
АВИКОН-ОЗ
ЭХО-КОМПЛЕКС
(КРУЗ-М)
ПОИСК-2000(М)
САРОС-3 М
Цифровые
II поколения
АВИКОН-11
АВИКОН-14
РДМ-22, -23
АВИКОН-12
АВИКОН-15
АВИКОН-17
РДМ-12
АВИКОН-ОЗМ
ЭХО-КОМПЛЕКС-2
(КРУЗ-М-2)
РДМ-15К
дорогах России по настоящее время, стал регистратор РИ-01
съемного дефектоскопа АВИКОН-01 (рис.2.1), созданный еще в
2001 г. [13]. Заложенные в этом устройстве принципы регистра-
ции сигналов многоканального контроля рельсов стали основой
для разработки последующих систем регистрации и соответ-
ствующих программ отображения сигналов.
На рис. 2.2 представлена схема прозвучивания дефектоскопа
АВИКОН-01МР (МР - модернизированный, с регистратором).
Он обеспечивает контроль каждой нитки пути с помощью ше-
сти преобразователей, которые размещены в двух акустических
блоках резонаторов (БР) и реализуют 10 информационных кана-
лов. Рядом с направлением ультразвуковых лучей, исходящих из
ПЭП, красными и синими линиями на рисунке показаны пример-
ные границы зон временной селекции сигналов (АСД) в каналах
84
2.2. Цифровые съемные дефектоскопы первого поколения
Рис. 2.I. Дефектоскоп
АВИКОН-01МР:
а — общий вис),
б -регистратор РИ-01
Угол ввода, °	41/49	0	58/58	58/58	41/49	58/58
Угол разворота,0	0	0	34/34	34/34	0	34/34
Номер канала	7/9	0/1	3	4/5	6/8	2
Рек. усл. чувств. 14/18 14/14 12	16/16 14/18 12
I	•	«
25 мм :	: 50 мм :
«	I	w i
Рис. 2.2. Схема прозвучивания дефектоскопа
АВПКОН-01МР (красными лучами показаны направления излу-
чения наезжающих ПЭП, синим цветом - отъезжающих ПЭП;
номера каналов показаны около траекторий у.з. лучей)
85
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
Таблица 2.2
Назначение и методы контроля, реализуемые каналами
ультразвукового двухниточного дефектоскопа
АВИКОН-01 М
«-угол
№
ввода;
кана-
ла
схемы
Головка:
а = 58/58
Эхо и
РОМБ
№
ПЭП
Метол/
Название
ворота
УЗК,°
Направле-
нное
излучения
УЗК
Зона
Наезж.
Головка (рабочая грань)
Зеркальная
Отъезж.
ЗТМ
Эхо
Шейка и ее
Отъезж.
проекция в головку
контроля
рельса
Все сечение (с 15 мм)
в проекции шейки рельса
Перпендику-
лярно к пов.
катания
раоочая и нсраоочая
грань ио эхо-методу;
- верхи, цеитральн. час и.
эхо-зеркальным методом
а = 58/58
2у = 34+34
Наезж. и
Отъезж.
Эхо/
Двухлучевая
Головка:
- рабочая и нерабочая
грань по эхо-методу;
- верхи, цеитральн. часть
эхо-зеркальным методом
а = 58/58
2у = 34+34
Эхо и
зеркальный,
РОМБ
Эхо/
Двухлучевая
Подошва
(в проекции шейки)
проекция в головку
Подошва
(в проекции шейки)
а = 41 /49
а = 41/49
а = О
86
2.2. Цифровые съемные дефектоскопы первого поколения
при типовой настройке дефектоскопа, а цифрами указаны номера
каналов.
В таблице 2.2 приведена информация по каналам де-
фектоскопа, методы НК и схемы, которые они реализуют,
и контролируемые сечения рельса.
НЭП № 3 работает только на прием и, совместно с наез-
жающим и отъезжающим преобразователями № 1 и 4, реали-
зует зеркальный метод контроля для выявления поперечных
дефектов в рабочей грани головки рельса.
Путем разделения временной зоны селекции сигналов пря-
мого разделыю-совмсщсшюго ПЭП на два отдельных строби-
рующих импульса (зон временной селекции) и выбора логики
срабатывания АСД реализованы зеркально-теневой (канал № 0)
и >хо- (канал № 1) методы у.з. контроля рельсов. В канале № 0
осуществляется выделение донного сигнала в коротком стробе
( > мкс). Канал № 1 контролирует но эхо-методу центральную
Часть головки рельса (в зависимости от мертвой зоны ПЭП, на-
чиная с глубины головки 9-15 мм), шейку и подошву за ис-
ключением перьев подошвы. Зона под болтовыми отверстиями,
естественно, нс контролируется.
Для более надежного обнаружения дефектов в подошве
рельсов введены дополнительные каналы № 8 и 9 (принцип
работы см. гл. 3.3.2 кн.1 данного двухтомника). Они также ре-
ализованы путем разделения временной зоны селекции сигна-
юн ПЭП с углом а = 41749° па два отдельных стробирующих
импульса. При этом рекомендуемая условная чувствительность
каналов (№ 8 и 9) контроля подошвы рельса на 4 - 6 дБ больше,
чем у каналов контроля шейки и головки (№ 6 и 7).
Па рис. 2.3 показан фрагмент дефсктограммы дефектоско-
па АВИКОН-01МР. Сигналы от всех двадцати информацион-
ных каналов дефектоскопа отображаются в виде В-развсрток
па восьми дорожках дефсктограммы - по четыре дорожки на
каждую нитку пути. Сокращение зон регистрации удалось до-
CI пчь благодаря тому, что сигналы от одноименных каналов,
ориентированных по направлению движения системы и против
шижения, регистрируются в одной зоне регистрации (на одной
। о р ож ке д с ф с кто гр а м м ы).
87
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬС ОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПА?
-Jrtzi
Лл
Файл Еид Переход Обработка 0<на ?
Регистр а гор РН-О! дефектоскопа ДВЛСОИ -01 нЦБ-(О:\Дляучмк*асса\Прое>дь1С дефееп4к*АД*»01
Функции меню
Болтовой стык
18
14
Сигналы
от дефектов . .
н головкиреттьса
•а -а ?в ив
Информа- 12
ционная-"
панель
Леыямлъ
Зхо канал контроля
голоекм (2.3)
Правая
нитка
4Б03 и
12
11 Отметка о дефекте
1В Настройки v
н каналов wvhn
Параметры эхо-сигналов
tl Сигналы1е..
от дефекта
на'А’-разверткё-7
14
Наезжающий (2)
Коордк^ак 0 км
1 гж 40 м 767 w
Задержка 107 мкс
□ см 1 лк 51.21 м
I Путейская
координата 12
18
• 14
20	90	140
Отъезжают^ 13]
140
Левая
нитка
• 14


7
Коорд^ата 0 си 1 пк 40 и 76 см;	1СГ нсс
Свободно памяти: 534 МБ (564*
Рис. 2.3. Дефектограмма АВИКОН-01МР с регистратором РИ-01
Сигналы от разных ниток рельсового пути разделены поло-
сой индикации путейской координаты.
При «привязке» сигналов на дефсктограмме
к реальному пути могут возникать разночтения
и ошибки в обозначениях правой и левой ниток,
вследствие чего при натурном осмотре опасные
дефекты могут быть не обнаружены, поэтому
остановимся на этом моменте более подробно.
Правой ниткой пути считаются рельсы,
расположенные с правой стороны дефектоскопа,
который движется в сторону увеличения путей-
ской координаты. Левой ниткой пути считаются рельсы, распо-
ложенные с левой стороны дефектоскопа, который движется в
сторону увеличения путейской координаты.
Как правило, съемные дефектоскопы двигаются в сторону
уменьшения путейской координаты (навстречу поезду). При
этом по правой стороне дефектоскопа располагается левая ни г-
ка пути, а по левой - правая нитка пути.
88
2.2. Цифровые съемные дефектоскопы первого поколения
Расшифровщику дефектограмм и оператору, производяще-
му натурный (вторичный) контроль выданных отметок, необхо-
димо заранее договориться об обозначении ниток при привязке
сигналов во избежание недопонимания и пропусков дефектов.
На верхней половине дефектограммы АВИКОН-ОЦМР) не-
зависимо от направления движения дефектоскопа располага-
ются дорожки правой нитки (а не стороны дефектоскопа!) пути,
и на нижней половине — дорожки левой нитки пути. При кон-
। роле рельсов в сторону уменьшения координаты в дефектоско-
пе ЛВИКОН-01 автоматически происходит переобозначение
ниток пути в соответствии с изложенным выше правилом.
Логика размещения зон (дорожек) регистрации в програм-
мах отображения дефектоскопов типа АВИКОН следующая:
-	все каналы, обеспечивающие контроль головки рельса,
размещаются сверху (магнитный на СВД, каналы «Змейка» или
«РОМБ», «70°» и «Зеркальный»);	/
-	каналы, реализуемые с помощью PC ПЭП (а = 0°) и обе-
спечивающие контроль рельса по всей высоте, — всегда внизу;
-	каналы отображения сигналов от наклонных ПЭП (а = 42°
пли 45"), обеспечивающих контроль шейки и подошвы рельса -
и средней части дефектограммы (над зоной регистрации сиг-
налов от PC ПЭП).
На рис. 2.4 представлена схема расположения сигналов
1.есяти каналов, контролирующих одну нитку пути, на четы-
рех дорожках дефектограммы дефектоскопа АВИКОН-01.
Сигналы однотипных наезжающих и отъезжающих каналов
располагаются на одной дорожке, причем в дефектоскопах типа
АВИКОН сигналы наезжающих каналов принято отображать
красным цветом, а сигналы отъезжающих каналов - синим.
По краям зон регистрации (дорожек) указываются значения
фактической условной чувствительности каналов в децибелах
(слева - для наезжающих, справа - для отъезжающих каналов)
и границы зоны звуковой индикации дефектоскопа (стробы по-
казаны вертикальными отрезками). Как видно из рис. 2.4, зона
регистрации сигналов (вся дорожка по высоте) существенно
шире зоны срабатывания звуковой индикации дефектоскопа

89
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
(АСД). поэтому весьма часто расшифровщик на дефектограммс
«видит» дефекты, которые «не слышит» оператор в пути.
140
д t мкс (hq, мм)
Эхо-канал № 2
12 «=58у = 341
Эхо-канал № 3
«=58’, у = 34'	12
Строб
звуковой
индикации
20
140
______20
220(250)
10(11)
70(210)
55(160)
5(15)
18
Зеркальный
канал № 4
Зеркальный
канал № 5
а=58°, у = 34
16 *
Эхо-канал № &
Эхо-канал № 9
18
« = 423
Эхо-канал № 7 и
а = 42
Эхо-канал № 1
« = 0°	14
Условная
чувст-ть
Зоны
регистрации:
каналов № 8. 9
каналов № 6, 7
каналов № 0
каналов № 1
и
Путейская координата км пк мм
Рис. 2.4. Размещение каналов контроля
на дефектограмме АВИКОН-О1МР и временные зоны
регистрации сигналов (указаны в мкс (мм) слева)
Слева от каждой дорожки указаны значения начала и конца
зон регистрации каналов в микросекундах (в скобках указаны
соответствующие значения глубины залегания в миллиметрах
для рельсов типа Р65).
Обратите внимание, что на В-развсртках всех каналов
АВИКОН-О IMP вертикальная ось «t , мкс», по которой откла-
дываются значения задержки эхо-сигналов в микросекундах.
направлена вверх. Линия начала координат (и линия зондирую-
щих импульсов, которая на дефектограммах
отсекается) располагается снизу. При этом,
чем больше глубина залегания дефекта, тем
больше значения задержки эхо-сигналов от
него, и тем выше (дальше от ЗИ) на дорожке
90
2.2. Цифровые съемные дефектоскопы первого поколения
дефектограммы располагаются пачки сигналов. Это «классиче-
ское» представление развертки типа В (данный режим отобра-
жения сигналов называют также «Перевернутым рельсом»),
В программе отображения АВИКОН-ОIMP для наклонных
каналов а = 41749° и прямого канала (а = 0”) при подведении
указателя (курсора) к отображению сигнала автоматически опре-
(сляется и в информационной строке (в нижней части экрана)
отображается глубина залегания дефекта в миллиметрах h , мм.
Для наклонных ПЭП а = 58°, у = 34° глубина залегания де-
фектов в мм не отображается (указывается только задержка эхо-
сигналов в микросекундах), поскольку каждый луч в пределах
inai раммы направленности ПЭП распространяется по индиви-
дуальной траектории и претерпевает многократные отражения
hi различных граней головки2.
При контроле головки по схеме «Змейка» можно весьма
приближенно считать, что сигналы, отображаемые в «ближней»
tone, получены от отражателей в нижней половине рабочей гра-
ни головки рельса (см. рис. 1.31); сигналы в «средней» зоне - от
юфектов в рабочей грани; сигналы из «дальней» зоны - от не-
си юшпостсй в верхней центральной части головки и в нерабо-
чей грани.
Отмстим, что в дефектоскопе АВИКОН-О 1 при кон троле го-
ловки по схеме «РОМБ» обе пьсзопластины преобразователя
и 58758”, у = ±34” работают синхронно и подключены к одному
приемнику. Поэтому сигналы от отражателей в рабочей и нерабо-
чей гранях головки отображаются идентично (одним цветом).
По горизонтальной оси дорожек дефектограммы отклады-
вается путейская координата в формате «кплометр-пикет-метр-
саптпметр». Дискретность отсчета но путейской координате
составляет около 3 мм (см. табл. 2.3). Как правило, съемные
тележки контролируют рельсы в направлении уменьшения пу-
Корректное значение глубины залегания может быть определено только
в случае прямого отражения (без переограженпя) ультразвуковых лучей
in нееилошности
91
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРО. 1Я 1’1111.<< >11 II МНОГОКЛН V II.ПЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
тсйской координаты (навстречу поезду), а мобильные средства
дефектоскопии движутся в сторону ее увеличения. Независимо
от направления движения дефектоскопа ЛВИКОН-01МР при
просмотре дефектограмм эхо-сигналы перемещаются по экрану
справа налево.
Дискретность отметки эхо-сигналов на развертке типа В по
вертикальной оси временных задержек у наклонных каналов
(для поперечных волн) составляет 1 мкс, у прямого канала (про-
дольная волна) - 0,3 мкс, что с учетом скоростей распростране-
ния ультразвуковых колебаний в металле рельса для попереч-
ных и продольных воли обеспечивает высокую точность (1 мм)
отсчета глубины залегания дефекта при обнаружении дефекта
ио любому каналу.
Как отмечено ранее, основным недостатком однопороговой
регистрации сигналов является потеря информации об ампли-
туде и форме эхо-сигнала. Формирование отметки (точки) на
В-развсртке в этом случае происходит только при превышении
амплитудой сигналов заданного порогового уровня. При этом
эхо-сигнал представляет собой одиночную точку, по которой нс
удастся проанализировать ни амплитуду, ни форму импульса
от дефекта, несущую информацию о типе данного отражателя
(трещина или пора).
Только косвенным путем в некоторых системах регистра-
ции по длительности отметки иа дефсктограммс можно судии,
об амплитуде принятого сигнала от искомого дефекта. В то же
время, при принятии решения о дефектности контролируемого
изделия (рельса) во многих случаях информация об амплитуде
сигналов может оказаться весьма важной и решающей.
Для исключения этого недостатка еще в 2001 году в реги-
страторе РИ-01 дефектоскопа АВИКОН-01МР впервые в рель-
совых дефектоскопах предложено осуществлять регистрацию
сигналов не на одном, а на восьми амплитудных уровнях
(рис. 2.5). При этом первый - самый нижний уровень реги-
страции сигналов - расположен на 6 дБ ниже нулевого уров-
ня, соответствующего настройке приемника дефектоскопа на
условную чувствительность (К ). Этот амплитудный nopoi
У
92
2.2. Цифровые съемные дефектоскопы первого поколения
называется «уровень минус 6 дБ», таким образом регистра-
ция сигналов производится на повышенной чувствительности.
Второй уровень, называемый «нулевым» или «уровень 0 дБ»,
соответствует чувствительности сплошного контроля рельсов
(настройке преобразователей и приемника дефектоскопа на ве-
тчину условной чувствительности К ). Остальные шесть уров-
ней с шагом в 3 дБ превышают уровень сплошного контроля и
называются «уровень +3 дБ»... «уровень +18 дБ».
КМ
Рис. 2.5. Реализация многоуровневой регистрации сигналов в
регистраторе РИ-01 дефектоскопа АВИКОН-01: амплитуда
жо-им пульса №2 не превышает пороговый (нулевой) уровень,
и он не может быть обнаружен оператором в пути, в то же
время сигнал зарегистрирован и доступен для анализа на ста-
ционарном ПК оператором-расшифровщиком
Практически такую многоуровневую регистрацию сигналов
контроля можно сравнить с восьмикратным контролем одного
и гого же участка рельсового пути при восьми разных чувстви-
1сльностях дефектоскопа, причем этот результат получается при
шиственном проходе дефектоскопной тележки по участку пути.
93
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В MIIOI (КАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
Расшифровщики дефектограмм широко используют преи-
мущества, появившиеся при введении многопороговой (много-
уровневой) регистрации сигналов:
— возможность расшифровки сигналов при повышенной!
(на 6 дБ) чувствительности (позволяет обнаруживать дефекты
на ранней стадии развития, которые не могли вызвать срабаты-
вание звукового индикатора дефектоскопа и, естественно, нс
могли быть замечены оператором при сплошном
контроле рельсов в пути):

- отображение А-развертки при наведении
курсора мыши на интересующий участок дефек-
тограммы и измерение амплитуды (и коэффици-
ента выявляемое™) эхо-сигналов от дефектов;
— более точное определение параметров (глу-
бины залегания) выявленных дефектов.
В программе регистратора РИ-01 амплитудный порог ото-
бражения «О дБ» (см. рис. 2.5 и 2.6 б) соответствует чувстви-
тельности сплошного контроля в пути (фактической условной
чувствительности Ку), а порог отображения «— 6 дБ» соответ- I
ствует чувствительности в два раза выше, чем при сплошном
контроле (рис. 2.6 а). Для выявления дефектов на начальной ста- I
дии развития или с малыми отражающими свойствами (кото- I
рые не могут быть обнаружены при заданной чувствительности
контроля в пути) расшифровку дефектограмм следует произво- I
дить при амплитудном пороге отображения сигналов «- 6 дБ» I
(при повышенной чувствительности). При сложной помеховой
обстановке на дсфсктограммах может отображаться большое i
количество мешающих сигналов и шумов, что затрудняет вы-
деление сигналов от опасных дефектов (рис. 2.6 а). В этом слу-
чае целесообразно перейти на уровень «О дБ» и таким образом 1
частично отсеять мешающие сигналы. Как видно на рис. 2.6 б
и в. повышение порога отображения, эквивалентное сниже-
нию чувствительности контроля, приводит нс только к сниже-
нию шумов, но и к уменьшению количества фиксируемых на
2.2. Цифровые съемные дефектоскопы первого поколения
В-развертке эхо-сигналов от дефектов рельсов, что может при-
вести к пропуску дефектов.
к
Порог отсб
^»н>т«микои\1
ЛМм
2115м
h П
Неровности на подошве
ч ' . t
Сигналы от
повреждений
рабочей
грани головки
Рис. 2. б. Отображение сигналов контроля одного и того лее
участка пути при трех разных порогах отображения: а) «ми-
нус 6 дБ» (превышение чувствительности сплошного контроля
рельсов на 6 дБ — много помех); б) «О дБ» (соответствует чув-
ствительности сплошного контроля в пути); в) «+3 дБ» (ниже
чувствительности сплошного контроля рельсов
на 3 дБ —мало сигналов)
Таким образом, сплошную расшифровку дефек-
юграмм следует производить на уровне «минус 6
ц1>», а при необходимости — допустимо кратковре-
менное (!) повышение порога отображения сигналов
Ю уровня «0 дБ» (в крайнем случае - до уровня +3
ili) для фильтрации значительного уровня шумов.
Благодаря многоуровневой регистрации сиг-
налов во всех съемных дефектоскопах типа «АВИКОН» изна-
чально была заложена еще одна ценная функция, которая по
каким-то причинам далеко не всегда используется на практике.
>| .1 функция - отображение амплитудной огибающей донных
Сигналов - и ее полезным свойствам посвящен отдельный раз-
ит данной книги (см. разд. 5.3). Заметим, что эта возможность
реализована также и на вагоне-дефектоскопе с комплексом
А ВИ КОН-ОЗМ.
95
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В MIIOI ОК \И \ЛЫ1ЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
Дополнительно в программе отображения реализован ре-
жим отображения сигналов «Сведение в единое сечение». При
включении данного режима производится компенсация (про-
граммным способом) пространственною разнесения преобра-
зователей на искательной системе с учетом углов ввода у.з. ко-
лебаний в металл рельса. При этом сигналы в разных каналах.
если они получены от одного отражателя, сводятся в одну путе-
вую координату (например, сигналы в 4-х каналах АВИКОН-О 1
от дефекта 21.2 на рис. 2.7).

Без сведения
Сведение в
единое сечение
Рис. 2.7. Вид сигналов в зоне болтового стыка:
а) «Без сведения», б) «Сведение в единое сечение»
(значительно упрощается определение дефектного отверстия)
Этот режим весьма удобен при анализе сигналов в зоне бол-
товых стыков. При этом пачки сигналов в наклонных и прямом
каналах от торцов рельсов и от отверстий сведутся в одну ко-
ординату. Формируется весьма наглядная картина сигналов от
зоны болтового стыка, по которой, например, легко определить
номер дефектного болтового отверстия (на рис. 2.7 дефект 53.1
в первом отверстии принимающего конца рельса). Это значи-
96
2.2. Цифровые съемные дефектоскопы первого поколения
н-иыю облегчает оператору анализ сигналов контроля, особен-
но при выделении сигналов от дефекта на фоне многочислен-
ных отражений от конструктивных объектов и помех (в зоне
пол говых стыков, стрелочных переводов и др.).
Отличителыюй особенностью программы отображения де-
фектоскопа АВИКОН-О 1 является широкий набор функций для
шализа дефектограмм, среди которых:
-	отображение А-развертки (в дополнение к развертке типа В);
-	синхронный анализ двух и более дефектограмм;
-	автоматический поиск значимых (дефектоподобиых) па-
чек сигналов;
-	просмотр результатов ручного сканирования;
-	автоматический поиск непроконтролированных участков
(участков пути с отсутствием донного сигнала) по заданным кри-
н рпям и создание отчета;
-	работа с базой дефектограмм и многие другие функции,
упрощающие анализ сигналов.
2.2.2. Двухниточный ультразвуковой дефектоскоп
РДМ-2 с регистраторами РСД-Т и УР-ЗР
Дефектоскоп РДМ-2 (рис. 2.8) в целом является аналоговым
дефектоскопом и первоначально не предназначался для реги-
страции сигналов сплошного контроля. Поэтому разработка для
пего цифрового приставного регистратора сигналов контроля с
приемлемыми характеристиками являлась непростой задачей.
Второй особенностью данного дефектоскопического сред-
ства является то, что разработку самого дефектоскопа и при-
ставных регистраторов выполняли разные организации, что
гакже усложняло задачу и вносило дополнительные сложности
и реализацию идеи регистрации сигналов контроля.
Третьей особенностью дефектоскопа является использо-
вание дефектоскопа РДМ-2 совместно с регистраторами типа
Р( Д-Т (фирмы «Вигор») или УР-ЗР («Зонд») в зависимости от
комплекта поставки, что создает определенные сложности при
их эксплуатации и техническом обслуживании.
97
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
б)
Рис. 2.8. Общий вид дефектоскопа РДМ-2 (а)
с регистраторами РСД-Т (б) и УР-ЗР (в)
Угол ввода, °	55 45/45	70	0
Угол разворота, *	34	0	0	0
Номер канала 5 3 и 4
Рек. у с л. чувств. 14-1816-20	16-20 14
20 мм
70 мм
Рис. 2.9. Схема нрозвучивания дефектоскопа РДМ-2
(цвета лучей соответствуют цветам, принятым в программе
отображения «РСД-Т», и показывают примерные границы зон
временной селекции сигналов)
98
2.2. Цифровые съемные дефектоскопы первого поколения
Схема прозвучивания дефектоскопа РДМ-2 представлена
на рис. 2.9. Ее отличает несимметричная схема контроля голов-
ки: наезжающий канал «а = 70°» и отъезжающий канал а = 55°,
у = 34° («Змейка»), Шейку и подошву контролирует комбини-
рованный ПЭП с углами а = 45°, реализующий наезжающий и
отъезжающий каналы.
На рис. 2.10 представлен фрагмент дефсктограммы РДМ-2
с регистратором РСД-Т [ 14] с сигналами в зоне болтовых сты-
ков. Сигналы от всех десяти каналов дефектоскопа отобража-
ются в виде В-разверток на шести дорожках дефсктограммы (по
। ри дорожки на каждую нитку пути).
tp, мкс
120
7
90
для ПЭП
а=55\
у = 34°
10
165
35
Путейская координата км пм м
Рис. 2.10. Дефектограмма РДМ-2 с регистратором
РСД-Т. Зона болтовых стыков
Сверху отображаются дорожки той нитки пути, которая рас-
полагается с левой стороны движущегося в какую-либо сторо-
99
ну дефектоскопа, а снизу - с правой стороны дефектоскопа (не
путать сторону дефектоскопа и нитку пути!). Расшифровщик
может определить правую и левую нитки пути, если он оценит
направление движения дефектоскопа в конкретном проходе.
Если дефектоскоп РДМ-2 двигался в сторону уменьшения пу-
тейской координаты, то на верхней половине дефектограммы
отображаются сигналы правой нитки пути. Если дефектоскоп
двигался в сторону увеличения координат, на верхних трех до-
рожках - сигналы левой нитки пути.
Сигналы пяти информационных каналов, контролирующих
одну нитку пути, отображаются в трех зонах регистрации (до-
рожках) в следующем порядке (рис. 2.10):
-	на верхней дорожке белым цветом на черном фоне отобра-
жаются линия донных сигналов и сигналы прямого эхо-канала
№ 1. Видно, что достаточно информативному прямо-
му PC-каналу отведена крайне узкая зона регистра-
ции (всего 10 мм дефектограммы для всей высоты
,°У Н=180 мм рельсов типа Р65!). Безусловно, это вы-
Slj звано малой дискретностью отсчета по времени (по
' высоте рельса - 3 — 10мм!) и является существен-
ным недостатком, поскольку практически невозмож-
но дифференцировать неопасные поверхностные расслоения
(коды 10, 14, 17) и недопустимые горизонтальные трещины го-
ловки рельса (код ЗОГ);
-	на второй дорожке располагаются сигналы эхо-каналон
контроля головки рельсов: канал № 2 (а = 70°) - красным цветом
и канал № 5 (а = 58°, у - 34°) - зеленым цветом;
-	на третьей дорожке - зеленым и красным цветами сиг-
налы наезжающего и отъезжающего каналов № 3 и 4 (а = 45")
контроля шейки и подошвы.
Слева от дорожек указываются номера каналов, углы ввода
и значения фактической условной чувствительности. Сигналы
пяти каналов, контролирующих другую нитку пути, отобража-
ются в обратном порядке. Неодинаковый порядок отображения
дорожек каналов правой и левой ниток пути является особенно-
стью программ отображения дефектоскопов РДМ.
юо
2.2. Цифровые съемные дефектоскопы первого поколения
Зоны регистрации сигналов РСД-Т совпадают с зонами сраба-
1ывання звуковой индикации каналов дефектоскопа (АСД).
Сигналы на дефектограммах отображаются только в режи-
ме «ЗИ внизу» («Перевернутый рельс»). По вертикальной! оси на
Н развертках индицируется задержка эхо-сигналов в мкс (для ка-
налов контроля головки рельса индицируется значение задержки
|пя ПЭП с углом ввода а = 55°, а для ПЭП а = 70° задержка сиг-
налов не отображается).
По горизонтальной оси дсфектограмм отсчитывается путей-
ская координата в формате «километр-пикет-метр-сан гпметр» с
шагом 4 мм (см. табл. 2.3).
В целом программа отображения регистратора РСД-Т имс-
Г1 весьма бедный набор пользовательских функций и настроек,
явно недостаточный для полноценного анализа сигналов.
Параллельно с разработкой и внедрением регистратора
РСД-Т для дефектоскопа РДМ-2 велась разработка и продви-
жение другого регистратора - УР-ЗР (фрагмент дефектограм-
мы на рис. 2.11).
Отличия представления сигналов по сравнению с выше рас-
смотренным регистратором незначительные [15]. Так же, как и
в РСД-Т, слева от каждой дорожки указаны значения углов вво-
/1,11 в каждом канале, нитка пути согласно стороне дефектоскопа
и тин канала: наезжающий или отъезжающий. Сигналы десяти
информационных каналов, контролирующих две нитки пути,
отображаются в аналогичном порядке.
Спецификой представления сигналов регистратора УР-ЗР,
шачитслыю осложняющим анализ сигналов, является то, что, в
отличие от большинства программ отображения, при просмотре
к-фсктограмма перемещается по экрану слева - направо. При
и ом, по сравнению с сигналами регистратора РСД-Т, наезжаю-
щие и отъезжающие каналы меняются местами, что весьма не-
удобно для расшифровщика, анализирующего сигналы разных
ипюв регистраторов.
Па В-развсртках всех каналов дефектоскопа РДМ-2 по вер-
шкалыюй оси отображается глубина залегания отражателей в
миллиметрах. Как отмечено выше, для сигналов ПЭП а = 55°,
101
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
у = 34° значение глубины для отражателей в средней и дальней
зонах индицируется некорректно (без учета переотражений и
различных траекторий ультразвука в головке рельса).

Поуаккэацмя данным УР*Зр *
190
8
50(
40
Масштаб 1:3 (4.6 и)
Охросгь едтга -5
D. МКС
г'
3(26)
190
Путейская координата км пм м
Рис. 2.11. Дефектограмма РДМ-2 с регистратором УР-ЗР.
Зона болтовых стыков (красным фоном выделяется зона
повторного проката тележки; в отдельном окошке — сигналы
от болтовых отверстий в режиме электронной луны)
Дискретность по глубине залегания отражателей в УР-ЗР
переменная (см. табл. 2.2): зависит от канала и неодинакова для
разных диапазонов глубины (в частности, наилучшее разреше-
ние - 2,2 мм — у канала 70°, а худшее - 10 мм — у прямого ка-
нала для зоны шейки и подошвы рельса, что может привести к
пропуску сигналов от радиальных трещин на фоне сигналов от
болтовых отверстий). По горизонтальной оси дефектограмм от-
считывается путейская координата в формате «километр-метр-
сантиметр» с шагом 4 мм.
102
2.2. Цифровые съемные дефектоскопы первого поколения
Программа отображения регистратора УР-ЗР по сравнению
с РСД-Т более содержательна и имеет такие дополнительные
функции как: работа с базой данных дефектограмм, возмож-
ность измерения глубины залегания дефектов по всем каналам,
автоматический поиск участков с пропаданием донного сигна-
ла, график изменения чувствительности по каналам, отобра-
жение настроек каналов и индикация превышения амплитудой
юнного сигнала порогового уровня (рис. 2.12).
,? * Значения чувствительности				JOjx]
Координата 2436км 1 пк 04.24м				
Оператор Разнобарский А.В				
Левая сторона		Правая сторона	I		
	П У	Звук	П	У	Звук
ОЛ	и] 15 дБ	0П HJ	15	дБ
70Л	20 дБ	70П ?.?	20	дБ
45ЛН	1П 18 дБ	45ПН Ц.	18	дБ
45ЛО	in 18 дБ	45ПО I I	18	дБ
55Л	: 15 дБ	55П и;|	15	дБ
Ампл.	д: 18	Ампл д:	20	
Текущее время 07:14 мин				Закрыть
Рис. 2.12. Отображение параметров настройки каналов
дефектоскопа РДМ-2 (значения пороговой и условной
чувствительности, состояние звуковой индикации в канале и
амплитуда донного сигнала)
2.2.3. Двухниточный ультразвуковой дефектоскоп АДС-02
Двухниточный ультразвуковой дефектоскоп АДС-02
(рис. 2.13) имеет некоторые принципиальные отличия от рас-
смотренных выше дефектоскопов [16]. Он создан на основе
встроенного компьютера, имеет типовую промышленную кла-
виатуру и возможность записи сигналов контроля на внутрен-
ний регистратор. Такое построение имеет как положительные
(простота компоновки прибора, надежность), так и отрицатель-
ные стороны (большое потребление энергии, отсутствие под-
сказок па клавиатуре и др.).
1 иин.14 1.1 ши < iii и \л()11К'О1П1*о.1Я рельсов в многоканальных ДЕФЕКТОСКОПАХ
Рис. 2.13. Общий вис)
двухниточного
ультразвукового
дефектоскопа
АДС-02
< >собенностью схемы прозвучивания дефектоскопа, по срав-
,._.11по с рассмотренными выше тележками, является наличие
для контроля головки рельса пары каналов (наезжающих и отъ-
езжающих) с преобразователями а = 70° (рис. 2.14).
Сигналы от всех шестнадцати каналов дефектоскопа ото-
бражаются в виде В-развсрток па восьми дорожках дсфскто-
I раммы - по четыре дорожки иа каждую нитку пути (рис. 2.15).
На нижней дорожке (каждой их ниток) фиолетовым цветом
отображаются сигналы прямого (а = 0°) ПЭП и линия донных сиг-
налов. Дополнительно снизу от нее располагается широкая фио-
летовая полоса, интенсивность цвета которой пропорциональна
амплитуде донных сигналов (см. рис. 2.15 дорожка «ЛЗТМ»),
Этот режим градации яркости цвета (по аналогии с медицин-
скими приборами) - попытка отобразить огибающую амплитуд
дойных сигналов, отображаемую в программах дефектоскопов
АВИКОН в виде графической зависимости (амплитуды L) дон-
ного сигнала по пути сканирования). При максимальной ампли-
туде донного сигнала интенсивность цвета максимальная, при
отсутствии сигнала наблюдается темная (черная) полоса, а при
средних уровнях сигнала - интенсивность цвета также падает
(становится бледнее). Режим может облегчить анализ качества
акустического контакта и поиск дефектов.
По вертикальной оси дорожек откладывается глубина h за-
легания отражателей в мм. Для наклонных преобразователей
104
2.2. Цифровые съемные дефектоскопы первого поколения
Угол ввода, °	58 45/45 70	70	0	58
0
6
0	34
14 14
Угол разворота,0	34	0	0
Рек. усл. чувств. 14 14/14 6
Рис. 2.14. Схема прозвучивания дефектоскопа АДС-02

I'win (Травка Просмотр Настройка J
HAILTEST
Поньга-Грибаниха 21.08.2006 08:56
Л45н:78мм Л45о:78мм
П(| Н.830 - 235.835 км
i.ib'lhS.liWH'iH и.
Условная глубина:
Л45н:48мм
Л45о:48мм
Условная протяженность:
94.9мм
Рис. 2.15. Сигналы дефектоскопа АДС-02 в зоне
болтового стыка. В режиме «Увеличение» измеряется
глубина залегания отражателей
Левая
сторона
дефектоскопа
Правая
сторона
дефектоскопа
Увеличение
Глубина:
Л70н 21мм
Л70о 20мм
| ПК: 235.831 -235.831 км
Информация

105
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГИ АЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
а = 58е, у = 34° глубина залегания рассчитывается с учетом перс
отражений ультразвуковых лучей в головке рельса.
В отличие от всех других дефектоскопов,
по умолчанию в программе «Railtest» сигналы
на В-развертке отображаются в режиме «Зонди-
рующий импульс (ЗИ) сверху». Впоследствии
по просьбе операторов, введена возможность
переключения режима «ЗИ снизу» («Перевср
нутый рельс») как во всех остальных дефектоскопических сред-
ствах, эксплуатируемых на российских ж.д. (рис. 2.16).
Рис. 2.1 б. Два режима представления сигналов АДС-02:
а) «ЗИ сверху» («Нормальный рельс»);
б) «ЗИ снизу» («Перевернутый рельс»)
Зоны регистрации каналов АДС-02 совпадают с зонами зву-
ковой индикации дефектоскопа. Точность определения глубины
залегания дефектов у наклонных ПЭП составляет 1 - 3 мм, у
прямого ПЭП - 1 - 6 мм (что может быть недостаточным для
эффективного выявления дефектов). По горизонтальной оси
дефектограмм отсчитывается путейская координата в формате
«километр-метр».
Существенным недостатком программы отображения де
фсктоскопа АДС-02 является отсутствие возможности измс-
106
2.3. Цифровые съемные дефектоскопы второго поколения
ip'iiini масштаба просмотра дефектограмм (только один режим
просмотра!), а также невозможность увеличения на весь экран
окна дефектограммы (на современных мониторах она занима-
। I только половину экрана!). Набор пользовательских функций
i ni подробного анализа сигналов, по сравнению с другими про-
(раммами, минимален, в частности, отсутствует режим «Сведе-
ние сигналов».
11ервоначально в дефектоскопах АДС-02 предусматривали pe-
ine i рацию сигналов на двух уровнях (на нулевом уровне и на уров-
не <<- 4 дБ»). Однако в настоящее время в действующих на сети
юрог приборах регистрация сигналов производится только на од-
ром уровне: «О дБ» (соответствует чувствительности сплошного
I он । роля). Это делает невозможным отображение А-развсртки и
определение коэффициента выявляемости дефектов.
2.3. Цифровые съемные дефектоскопы
второго поколения
Многоканальные дефектоскопы со встроенными регистрато-
phMii и отображением сигналов в виде развертки типа В на дис-
н нт мюктронного блока, позволяющие выполнить оперативный
1111(1.11из дефектного сечения по нескольким каналам нспосрсд-
। ничто в пути, можно отнести к цифровым дефектоскопам вто-
ром) поколения. К ним относятся съемные двухниточные дефек-
цц'|«)11ы АВИКОН-11, РДМ-22 (23), АВИКОН-14 с колесными
Преобразователями и однониточный многоканальный дефекто-
и -щ АВИКОН-15.
I. Двухпиточныйультразвуковой
дефектоскоп АВИКОН-11
()сповными отличиями съемного дефектоскопа АВИКОН-11
Ipiic, 2.17) по сравнению с дефектоскопом первого поколе-
нии \B1IKOH-Ol являются:
107
2. <>1<)Ы’ЛЖЕ1ШЕ < 111 ПАЛОВ КОН ТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
Рис. 2.17. Дефектоскоп АВИКОН- /1:
а - общий вид: б - блок управления и индикации
1.	Более полная ехсма прозвучивания головки рельса:
- в дополнение к имеющимся преобразователям предусмо-
трен ПЭП с углом ввода 70°, реализующий наезжающий канал;
— зеркальный метод обнаружения поперечных трещин в обе-
их боковых гранях головки рельса реализован с помощью запа-
тентованной схемы «РОМБ+» [17] (см. гл. 3.4.4 книги первой).
2.	Возможность наблюдения в пути полно-
ценной развертки типа В по всем каналам (и по
отдельным, выбранным оператором) на дисплее
дефектоскопа в реальном масштабе времени.
3.	Компоновка электронного блока дефекто-
скопа в двух отдельных корпусах (БУМ и БУИ) и
введение специально разработанной для работы
до минус 40 градусов съемной карты памяти для
сохранения регистрируемой при сплошном кон-
троле дефектоскопической информации.
4.	Модернизированная программа отображения с дополнитель-
ными функциями (2 режима сведения, фильтрация шумов, увели-
ченное количество отображаемых параметров и др.).
108
2.3. Цифровые съемные дефектоскопы второго поколения
На рис. 2.18 представлена схема прозвучивания дефектоско-
па ЛВИКОН-11 [18]. Каждую нитку пути контролируют шесть
преобразователей, которые реализуют десять информационных
каналов.
Угол ввода, °	58/58	42/42	58/58	58/58	70	0
Угол разворота,0	34/34	0	34/34	34/34	0	0
Номер канала	3	6/8 7/9	5	2	4	0/1
Рек. усл. чувств.	12	14/16	16	12	16	14/14
Ку, дБ
25 ММ i : 50 мм :
Рис. 2.18. Схема прозвучивания дефектоскопа АВИКОН-11
Схема «РОМБ+» (отъезжающие каналы 3 и 5 на рис. 2.18)
позволяет одинаково эффективно обнаруживать дефекты в ра-
бочей и нерабочей гранях по эхо- и зеркальному методам. Так
лее, как и в дефектоскопе АВИКОН-01, для надежного обнару-
жения опасных дефектов подошвы предусмотрено временное
разделение каналов а = 42°, позволяющее установить разную
чувствительность для контроля шейки и подошвы (на рис. 2.18
каналы 7; 9, и 6; 8).
11арис. 2.19 показан фрагмент дефектограммы АВИКОН-11 .
одной нитки пути с записью болтового стыка. Сигналы от де-
сяти информационных каналов так же, как в программе АВИ-
КОН-01, отображаются на четырех дорожках. На второй до-
109
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
рожке размещаются сигналы разнотипных ПЭП: наезжающего
(«Н») с углом а = 70° (эхо-канал № 4) и отъезжающего («О») -
а = 58758°, у = ±34° (зеркальный канал № 5, контролирующим
рабочую и нерабочую грани). При этом временная задержка и
глубина залегания отражателей отображаются корректно для
каждого из этих преобразователей с разными углами ввода уз.
колебаний (рис. 2.19).
tp, МКС
• (Пд, мм)
Прогренна отображения отвалов дефектоскопа АОИКОН * 11 - [Ос\Дяя уч_ кмссауПроеядм с дефектами1
Фант Ьнд Переход Окна 7
Л л -
Сведение 1 Бее каналы Левая ьмть
I 	—		w
|Грсгр>мд отобрэ »е»мя сигналов де^^ктосксса АЕ1КСН II
Порог €дБ	g
Фильтрация
135(25)
12
эхо-каналы №,
а = 58", у = 34° Н
№3
а =!
НоеЗагжь Блокнот
Нить пути Летая
Зхо канал контроля голоски
68-IZ3I
Коордкта
0 км 6 пк 70 м 44 гм
Зеут
1?
ОпфЫТЬ &ВМ
Нкшта5 Пкюсоз

17(15)
Бгмжайиме столбы
Км
ПК
о
6
13
10 см
91(51)
3(2)
эхо-канал № 4
а = 70’Н
'	}	зеркальный
\ . '/	канал №5	।
\	, а = 58е, у = 34’0
135
Параметрь
, сигнале!;
16
3310м ф
ь» Какал
Задержка |ь* с|
Г лубмна |ми]
О»м 6 пк 60 м 99 см
185(223)
120(145}-“
15
15
11(13)
15J
58(171)
3(9)
эхо-каналы № 8
№9
14
№6
а = 42’Н
№7
ТМ канал №-& —
эхо-канал № 1
а = 0’
14
42 70
234 77
Время 10.13 Скорость. 30 км/ч
Параметры
Канал	2	3
Усл Чув	12	12
Агг-р	ЗА	31
ВРЧ	10	22
2Тп	90	90
Настройки
каналов
7ГТЕ
SLuLl
Путейская координата км пк м см
Рис. 2.19. Отображение каналов контроля на дефектограмме
дефектоскопа АВИКОН-11
(сигналы с зоны болтового стыка одной нитки пути)
Заметим, что индицируемая в мм глубина залегания отра-
жателей h для наклонных ПЭП а = 58°, у = 34° рассчитана с
учетом переотражений распространяющихся в головке ультра-
звуковых лучей, однако это значение весьма приблизительно из-
за сложной траектории распространения ультразвуковых лучей
внутри головки рельса.
по
2.3. Цифровые съемные дефектоскопы второго поколения
Для правильного отображения в программе расшифров-
ки правой и левой ниток пути в дефектоскопе АВИКОН-11
предусмотрен ввод оператором в пути направления движения
ц фсктоскопа «В сторону увеличения (или уменьшения) путей-
> коп координаты» и соответствие ниток пути сторонам тележки:
«11рямое» или «Обратное». Если дефектоскоп двигался в сторо-
ну уменьшения путейской координаты, и оператор ввел настрой-
ки «В сторону уменьшения путейской координаты» и «Прямое»
Соответствие ниток пути, тогда обозначение ниток в программе
изображения дефектограмм будет правильным (с левой стороны
дефектоскопа находится правая нитка пути). При этом на верх-
ней половине дефсктограммы АВИКОН-11 всегда располагают-
ся дорожки левой нитки пути (а не стороны дефектоскопа!), а на
нижней половине - дорожки правой нитки пути.
Для удобства в программе отображения реализованы четыре
вида представления сигналов (рис. 2.20). В дополнение к режиму
••( 'ведение в единое сечение», как у АВИКОН-01 (рис. 2.20 в),
реализовано «частичное» сведение сигналов (рис. 2.20 б), ком-
пенсирующее разнесение датчиков в блоках резонаторов, но
। >сз учета углов ввода у.з. колебаний, как в первом варианте. По
мнению авторов, этот режим наиболее удобен для сплошного
анализа дефектограмм.
В дефектоскопе АВИКОН-11 регистрация сигналов про-
II Iводится на 13-ти амплитудных уровнях от «минус 6 дБ»
до «+18дБ» с шагом 2 дБ (в отличие от 8-ми уровней в
АВИКОН-01). За счет многопороговой регистрации имеется
возможность анализировать сигналы на разных амплитудных
уровнях (порогах отображения), фиксировать и отображать на
А-развертке амплитуду сигналов (рис. 2.21 в) с целью опреде-
нспия коэффициента выявляемое™ дефектов Кд (Кд = N - К ,
। де N - амплитудный уровень (максимальный), на котором еще
отображаются сигналы от дефекта; К -значение условной чув-
с гвптельности в канале).
Для качественной прйвязки к участку контроля в АВИКОН-11
предусмотрен ввод километровых, пикетных отметок, номеров
I1 грелочных переводов, платформ, мостов, отметок сварных сты-
111
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
а)
б)
Рис. 2.20. Четыре режима отображения сигналов АВИКОН-11
в программе отображения:
а - «Без сведения»; б - «Частичное сведение»;
в - «Сведение в единое сечение»; г) «В виде рельса»
ков, поверхностных дефектов и проч. При контроле участка опе-
ратор в помощь расшифровщику может ввести отметку с кодом
дефекта или другую текстовую информацию. Естественно, эти
отметки (как и изменения настроек и режимов работы дефекто-
скопа) документируются и отображаются на дефектограмме.
Оригинальная функция программы отображения АВИ-
КОН- 11 - программная фильтрация шумов - позволяет фикси-
ровать сигналы от опасных дефектов на фоне мешающих по-
112
2.3. Цифровые съемные дефектоскопы второго поколения
Параметры
Канал	6	7	8	9
Усл.Чув.	16	16	15	14
Агг-р	31	31	30	29
ВРЧ	31	40	25	40
2Тп	7.2	7.5	7.2	7.5
д)
А-развертка
Н ЗбЗЖЗЮЩИИ.
50	100	150
мкс
АСД
Измерения
д!_ = 230 ММ
=	75	мкс
t2 =	84	мкс
д Н =	9 мкс
Рис. 2.21. Содержание информационной панели:
а — параметры настройки каналов;
б — амплитуда и задержка эхо-сигналов под курсором;
в - А-развертка; г - текущая координата и время, глубина
залегания отражателя, скорость контроля;
д — срабатывание звука в наушниках оператора;
е — измерение условных размеров пачек сигналов
мех (пример - на рис. 2.22). Функция фильтрации
не предназначена для анализа файлов короткого
контрольного тупика, так как основным критери-
ем обработки является оценка количества сигна-
лов, зафиксированных па протяженном (не менее
из
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
30 м) отрезке пути. Пороги и алгоритмы фильтрации являются
адаптивными и автоматически подбираются, исходя из реальных
условий контроля, поэтому обеспечивают корректную работу
функции фильтрации на отрезках пути более 30 - 50 метров.
Рис. 2.22. Поперечная трещина в головке рельса:
а — сигналы от дефекта на фоне шумов практически незаметны:
б — результат программной фильтрации шумов
(сигналы от дефекта четко выделяются)
Область отображения
сигналов ручного контроля
Строка заголовка
70
57
50
44
31
18
6 J----h
64
129
Нить
12
Линия прокрутки
Информационная панель
атт«гкм>гс<4
EFM
160
9 прочие
Рис. 2.23. Отображение результатов ручного сканирования
а — сигналы отображаются в координатах «задержка сигналов -
время (цикл) зондирования», дополнительно указаны параметры
контроля; б - обозначение поверхностей сканирования
о
(.оерйимт*
3
3
»
12 ”

114
2.3. Цифровые съемные дефектоскопы второго поколения
—	просмотр результатов ручного сканирования (рис. 2.23);
-	возможность работы с базой дефектограмм;
-	ввод пользовательских данных в память дефектоскопа (спи-
ски операторов и перегонов, текстовые заметки, расписание элек-
грпчек и проч.).
2.3.2.	Двухниточпый ультразвуковой
дефектоскоп РДМ-22 (-23)
Общий вид дефектоскопа РДМ-22 представлен на рис. 2.24,
П его типовая схема прозвучивания - на рис. 2.25. С 2008 г. вве-
дена дополнительная схема прозвучивания.
Ее отличиями от схемы прозвучивания дефектоскопа РДМ-2
являются [19]:
-	наличие отъезжающего ПЭП с углом ввода а = 70° (допол-
нительно к наезжающему);
-	наличие наезжающего ПЭП с углаи а = 55°, у = 34°, ре-
ализующего схему «Змейка» (излучает у.з. колебания только в
рабочую грань головки);
Рис. 2.24. Дефектоскоп РДМ-22:
а — общий вид; б — электронный блок
115
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
Угол ввода, • (РП-РС) 70	55/55 42/42 55	70
Угол разворота,0	0	0	34/34	0	34	0
Рек. ус л. чувств. 12-14/ 16/18 14/16	16-1814-1616/18
Ку, дБ	10-16
Рис. 2.25. Основная схема прозвучивания
дефектоскопа РДМ-22
— наличие ПЭП а = 55°/55°, у =±34° (отъезжающий канал).
Сигналы восьми информационных каналов РДМ-22. кон-
тролирующих одну нитку пути, отображаются на четырех до-
рожках (в отличие от трех — в РДМ-2) в порядке, представлен-
ном на рис. 2.26.
Так же, как и в программе для регистратора
УР-ЗР дефектоскопа РДМ-2, в программе ото-
бражения РДМ-22 при просмотре дефектограмма
перемещается по экрану слева — направо. В этом
случае меняется (по сравнению со всеми осталь-
ными программами) обозначение наезжающих и
отъезжающих каналов и соответствующих пачек
сигналов от отражателей в рельсах. Это заставля-
ет расшифровщика мысленно перестраиваться па
другой режим отображения сигналов, что весьма неудобно, по-
скольку в большинстве программ дефектограмма перемещается
справа - налево.
Слева от каждой дорожки соответствующими цветами ото-
бражаются названия каналов (углы ввода ультразвуковых коле-
баний и тип каналов: «N» —наезжающий, «Q» - отъезжающий]),
значения условной и пороговой чувствительностей, а также
116
2.3. Цифровые съемные дефектоскопы второго поколения
Протокол Вид Сервис Настройса Окно ?
[ * Rdm 22: Програниа вм туаяиэацим и обработки сиг налов - [23.07.2000 11 ЗЭЯв Участок 4»{МьггифН1ушкмн1>100 V
«|д|х|
-ItflxJ
М
196%
19857
19858
140
О
20
А2МП
193
+20Л 20 20 22 О
есть*'?
2.00 км/ч
1:7?
11:25.03
9
(5)
Акустический
контакт
PC канал
а = 0‘
Р65
Скорость
Оператор
Вреня
АН
\V^ X AV/
16
ЯМ Л 16
22 О
2
16
144
22 Р/Э4
'МП 16
22 Н/Э4
'ЦП 1<
13
Ку - усл. Кп - пор. Угол
чувств, чувств, разворота
21
канал
70Q
канал
70N
канал
42N
(наезж.)
канал
42Q
(отъезж.)
Масштаб 2.95 и
Путейская координата км пк м см
канал
55N Р/34
канал
55Q Р/34
55Q Н/34
Ьд, мм
Дальняя зона
Средняя зона
Ближняязона
23% -----
NUM 1
Рис. 2.26. Дефектограмма дефектоскопа РДМ-22
для одной нитки пуши
\ глы разворота ПЭП (в рабочую грань головки рельса - «Р 34»,
нерабочую - «Н/34»), Белыми линиями, разделяющими дорож-
ки дефектограммы, индицируются качество акустического кои-
। акта в каналах.
На В-развертках всех каналов дефектоскопа РДМ-22 но
вертикальной оси отображав гея глубина залегания отражателей
h в мм. По умолчанию вертикальная ось «Ь(, мм» направлена
вверх, при этом начало координат (ЗИ) располагается снизу (ре-
жим «Перевернутый рельс»). Возможно переключение режима
«Нормальный рельс», при этом линия начала координат распо-
лагается сверху.
Так же, как и в дефектоскопе РДМ-2, корректное значение
глубины залегания определяется только при озвучивании от-
ражателей «прямыми» (нс псрсотраженными) лучами. Для на-
клонных ПЭП а = 55°, у = 34° контроля головки отображаемая
117
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГН АЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
глубина залегания отражателей нс учитывает многократные пс-
реотражения ультразвука внутри головки, поэтому ориентиро-
ваться на значение h мм можно только для сигналов из «ближ-
ней» зоны (см. рис. 2.26).
В дефектоскопе РДМ-22 регистрация сигналов производится
на 15-ти амплитудных уровнях: от «минус 6 дБ» до «+16 дБ» (с
шагом 1 - 3 дБ), при этом имеется возможность анализировать
сигналы на разных амплитудных уровнях (порогах отображения).
Достоинством программы отображения
РДМ-22 является наличие информативной
А-развертки (рис. 2.27) с индикацией превышс-
ув ния амплитуды сигналов dN порогового уровня
и глубины залегания отражателя h , а также с
_ отображением кривой временной регулировки
Ж чувствительности (ВРЧ) в каналах.
Программа отображения имеет ряд полезных
функций, таких как:
-	отображение сигналов в разных режимах («Сведение»,
«По фронту» и «По уровню», цветовая градация амплитуды
сигналов, в т.ч. цветовое кодирование для донных сигналов);
-	полуавтоматическое измерение глубины залегания дефек-
тов. коэффициента выявляемое™ К и условных размеров пачек
сигналов;
-	синхронный анализ двух проездов;
-	просмотр и печать протоколов уточняющего (ручного)
контроля, проведенных оператором в пути;
-	возможность работы с базой данных дефектограмм;
-	подробное отображение параметров контроля и др.
В дефектоскопе РДМ-22 предусмотрена дополнительная
функция оценки степени акустического контакта и формиро-
вание списка участков с отсутствием контакта. Оценка произ-
водится по уровню сигналов от структурных шумов металла в
отдельной (дальней) временной зоне.
Следует заметить, что в настоящее время отсутствует апро-
бированная в реальных условиях и утвержденная методика на-
стройки контроля качества акустического контакта. В связи с
этим указанная функция в дефектоскопе РДМ-22 работает весь-
2.3. Цифровые съемные дефектоскопы второго поколения
Рис. 2.27. Сигналы от поперечной трещины головки рельса,
зафиксированной ПЭП а = 70", на В- и А-развертках
ма неоднозначно и используется некоторыми операторами фа-
культативно в режиме индикации.
Модификация дефектоскопа РДМ-22 - прибор РДМ-23
(рис. 2.28), отличается от аналога, в основном, дополненной
схемой прозвучивания, увеличением количества каналов (вме-
сто 8-ми - 14 каналов на одну нитку пути) и увеличением (до
3-х шт.) блоков для размещения преобразователей (в РДМ-22
дна блока на одну нитку).
Эти изменения направлены на возможность подключения
I х вариантов схем прозвучивания для более полного контроля
головки рельсов (с помощью блоков преобразователей из 8-ми
различно ориентированных ультразвуковых резонаторов).
Дсфектоскопные тележки РДМ-22, РДМ-23 и однониточ-
пый дефектоскоп РДМ-12 имеют единую программу отображе-
ния, что весьма удобно для пользователей.
119
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
Рис. 2.28. Дефектоскоп РДМ-23: а — общий вид;
б — блок управления и индикации
2.3.3.	Двухниточный дефектоскоп АВИКОН-14 на базе
колесных ультразвуковых преобразователей
Все эксплуатируемые на сети российских железных дорог
средстве! ультразвуковой дефектоскопии рельсов основаны на
контактном способе ввода упругих колебаний с помощью аку-
стических систем (блоков) скольжения. Такие системы имеют
несложную конструкцию, просты в эксплуатации и весьма на-
дежны, однако у них есть и существенные недостатки:
- значительная флуктуация амплитуд сигналов вследствие
низкой стабильности условий ввода у.з. колебаний;
-	некачественный контроль концевых участков
рельсов в зоне болтового стыка или из-за неров-
ностей поверхности катания головки рельса вслед-
ствие неприлегаиия преобразователей:
-	ухудшение акустического контакта из-за нерав-
номерности подачи контактирующей жидкости;
— подверженность рабочей поверхности преобразователей
механическому износу и. как следствие, изменение параметров
контроля (условной чувствительности, искажение диаграммы
120
2.3. Цифровые съемные дефектоскопы второго поколения
направленности, изменение шумовой характеристики преобра-
зователя и др.);
-значительный расход контактирующей жидкости.
Как показывают наши исследования [21] до 20-40% болто-
вых стыков (болтовых отверстий) оказываются не полностью
проконтролированными из-за неудовлетворительного качества
контроля концевых участков рельсов системами скольжения.
Для устранения указанных недостатков и с учетом зарубеж-
ного опыта (см. гл. 5 книги первой) в ОАО «Радиоавионика»
разработан первый в России двухниточный ультразвуковой де-
фектоскоп АВИКОН-14 (рис. 2.29), реализующий альтернатив-
ный ввод и прием у.з. колебаний с помощью искательных си-
стем качения [9, 22].

Рис. 2.29. Дефектоскоп АВИКОН-14 с колесными у.з.
преобразователями: а — общий вид; б — конструкция колесных
преобразователей; в — отображение сигналов контроля
на оригинальном мнемоническом изображении рельсов
б)
в)_______________________________________________________
12U2S	Регистрация выключена	9.1 км/ч
121	12
В «ультразвуковом колесе» преобразователи смонтированы
неподвижно на оси колеса, иммерсионная жидкость выполняет
роль акустической призмы, а упругая оболочка колеса вращается
относительно оси колеса.
121
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
Ультразвуковые колебания, проходя через иммерсионную
жидкость и через полиуретановую оболочку, под разными
углами вводятся в металл рельса, согласно схеме прозвучива-
ния (рис. 2.30).
о)	б)
Рис. 2.30. Колесные ультразвуковые преобразователи АВИКОН-14:
а — общий вид; б - реализуемая схема прозвучивания
Преимуществами ультразвуковых колес являются:
- плотное прилегание колеса к поверхности катания и зна-
чительное пятно контакта за счет эластичной полиуретановой
оболочки;
-уменьшенный на 30% расход контактирующей жидкости;
-	стабильный акустический контакт на любых
рельсах (неровности, поверхностные поврежде-
ния, износ головки, коррозия, ступеньки в стыках);
-	надежный контроль зоны болтовых стыков
(обнаружение трещин в болтовых отверстиях, не-
доступных для других дефектоскопов);
-	отсутствие механического износа преобразователей вну-
три колеса (стабильные параметры контроля, не требуют частой
калибровки, длительный срок службы);
-	высокая повторяемость результатов контроля;
-	минимум непроконтролированных участков.
Пара колесных преобразователей (наезжающий и отъез-
жающий) на каждую нитку пути позволяет реализовать 28-ми
канальную схему прозвучивания АВИКОН-14, не уступающую
122
2.3. Цифровые съемные дефектоскопы второго поколении
схемам, используемым в дефектоскопах с системами скольже-
ния (за исключением зеркального метода).
Особенностью схемы прозвучивания АВИКОН-14 является
наличие двух прямых ПЭП на каждую нитку пути (в каждом
колесном преобразователе имеется пьезопластина а = 0°). Для
контроля головки рельсов применяются наезжающие и отъез-
жающие ПЭП, реализующие схемы «РОМБ» (проверка рабочей
п нерабочей граней головки) и «а = 65°» (центральная часть), а
цня контроля шейки и ее проекций в головку и подошву - ПЭП
г углами а = 42°.
На рис. 2.31 показан фрагмент дефектограммы АВИКОН-14
одной нитки пути с записью болтового стыка. Сигналы от 14-ти
информационных каналов отображаются в виде В-разверток на
пя ти дорожках дефектограммы.
Программа отображение дефектограмм Лвикон-14, Лоикон~15 - [(^Испытания МДУ\АВИКОНЧ4 NtlOOOi
X Вил Переход Окна ?
Порог .$ дБ
Програнка отобр&же»** дефвктогра
Кое. Запись Блокнот
Все каналы
Силен* 1
Открыть Вам
Мить Коордоате	___ _ Задержке Глубк*
Правая 1 Км 1 Пк 97 м 64 см 177.0 мкс 23 мм
Параметры сигналов
И 0 н	34 58/34 14	эхо 3X0	гол гол гоп	12 U	5С 54		18 13	94 0	г	21	2	(х=58°, у = 34° Н	\	/ сх=58°, у = 34° О и=58°, у = -34° Н	а=58‘, у = -34й О . . 	 -	. . 	 У	t			12	М2
н 0	70 70	эхо эхо	гол гол	1Б 16	47 56		21 22	90 И 96 0		6		<х=65° Н	•	/	а=65° О ' / * 1 _ _		Г"
и н 0 0	42 42 42 42	3X0 эхо эхо эхо	LLE под ШЕЙ под	14 16 14 16	45 47 50 52		22 22 20 20	! 02 И 102 0 104 0 104 0	L 16 1		4	а = 42° Н •	хх	. (х = 42° О	V	11 16
1 1	0 0	эти эхо	ВСЕ ВСЕ	14 14	GO 59		14 14	*1'30 и 100 0	14			а = 0° > •	1	4
।	0 0	зтм эхо	ВСЁ ВСЁ	14 14	67 61		20 20	ID0I. 100 0	а i	Г 4		а = 0°	1	4
	3	Метод	Зона	£	Атт		ВРЧ	с £	1.5 U/1				10 см	
												98 м 88 см	1 Км1 Пм 98 м 28 см	1 Км 1 П< 97 м 68 см		
11						\	±J								
L 		1	\														
Параметры и
настройки каналов
Масштаб
отражения
Путейская координата км пк м см
L, МКС
(пд, мм)
180
20______
96(54)
6(3)
164(200)
10(12)
70(210)
5(15)
Рис. 2.31. Размещение каналов контроля на дефектограмме
и временные зоны каналов АВИКОН-14
(сигналы одной нитки пути)
123
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
На верхней дорожке четырьмя разными цветами отобража-
ются сигналы четырех каналов а = 58758", у = ±34": два наез-
жающих («Н») канала, излучающих у.з. колебания в рабочую
и нерабочую грани головки (красный и зеленый цвета), и два
отъезжающих («О») канала (синий и голубой цвета). Сигналы
двух прямых ПЭП отображаются на разных дорожках. Слева
от дефектограммы выведены параметры и настройки каналов
АВИКОН-14.
Программы отображения дефектоскопных тележек
АВИКОН-11, АВИКОН-14 и однониточных дефектоскопов
АВИКОН-12, АВИКОН-15 разработаны на единой основе п
имеют практически одинаковый набор функций, поэтому прин-
ципы отображения сигналов данных средств также идентичны.
Такая унификация упрощает расшифровку дефектограмм.
2.3.4. Однониточный дефектоскоп-штанга
АВИКОН-15
Однониточный дефектоскоп-штанга АВИКОН-15 (рис. 2.32)
предназначен для вторичного контроля отдельных сечений
рельсов по показаниям средств сплошного контроля, для про-
верки стрелочных переводов, станционных путей и рельсов по-
киломстрового запаса [9, 23].
Он выгодно отличается от аналогов тем,
что позволяет контролировать локальные
участки пути с непрерывной рсги-
странней сигналов по всем каналам *3*
и отображением сигналов в виде
В-развертки в режиме реального
времени на экране компактного
верхнего блока.
Рис. 2.32. Общий вид дефекпюскопа-
штанги АВИКОН-15
124
2.3. Цифровые съемные дефектоскопы второго поколения
Дефектоскоп реализует полноценную II-канальную схему
прозвучивания (для одной нитки пути), по своим возможностям
1юкс превосходящую схемы съемных тележек, т.к. содержит
комплект наезжающих и отъезжающих преобразователей, реа-
лизующих схемы РОМБ+, а = 70°, 42°, а также 0° (рис. 2.33).
58/58-Н/
Рис. 2.33. Схема прозвучивания дефектоскопа АВИКОН-15
11а рис. 2.34 показан фрагмент дефектограммы АВИКОН-15
i шпалами от болтового стыка и дефектов в болтовом отвер-
гни (код 53.1) и в головке рельса (21.2). Традиционно для де-
фектоскопов АВИКОН сигналы представлены на четырех до-
рожках, причем на верхней дорожке отображаются сигналы
тух ПЭП а = 58758° у = ±34", реализующих три канала контро-
1)1 головки: два эхо-канала (сигналы красного и синего цветов) и
о) ьезжающий зеркальный канал (сигналы голубого цвета).
Идентичность формы представления сигналов дефектоско-
па-штанги АВИКОН-15 с двухниточными дефектоскопами и
мобильными средствами НК делает возможным сопоставление
125
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
L, мкс
(пд, ММ)
180
20______
135(75)
6(3)____
164(200)
10(12)
70(210)
5(15)
Рис. 2.34. Сигналы АВИКОН-15 от болтового стыка
и дефектов двух типов (53.1 и 21.2)
результатов сплошного и локального (вторичного) контроля
рельсов. Это особенно актуально при поиске требуемого участ-
ка рельса, подлежащего перепроверке в пути, что позволяет
минимизировать вероятность пропуска опасного дефекта из-за
ошибки оператора вторичного контроля.
2.4. Мобильные средства контроля
Необходимость замены съемных средств дефектоскопии
мобильными (автомотрисами и вагонами-дефектоскопами), об-
ладающими многократно (до 20 раз!) превышающей производи-
тельностью контроля (месячная норма вагонов-дефектоскопов
2200 км против 110 - 140 км для съемных тележек) деклариру-
ется более 15 лет. Однако недостаточное качество акустическо-
го контакта на больших (до 60 км/ч) скоростях, низкая досто-
126

2.4. Мобильные средства контроля
нсрность результатов контроля и, как следствие, необходимость
вторичного (уточняющего) контроля отмеченных при расшиф-
ровке дефектограмм участков несколько ограничивали приме-
нение мобильных средств контроля. Доля обнаруживаемых ими
остродефектных (ОДР) рельсов в целом по сети железных дорог
()АО «РЖД» 10 лет назад не превышала 10 - 15% от общего ко-
личества обнаруживаемых ОДР.
В последние годы произошли определенные изменения в ка-
честве дефектоскопической аппаратуры и искательных систем
мобильных средств. На каждой железной дороге введены в экс-
плуатацию более 10 единиц автомотрис и/или вагоиов-дсфскто-
скопов. На отдельных дорогах доля обнаруживаемых ими ОДР
(па 2012 г) достигла 35 -45 % от общего количества. Наличие
достаточно мощного (до 24 кВт) источника энергии (дизель-гс-
иерагора) и возможности размещения громоздкой системы на-
магничивания рельсов на борту мобильного средства позволяют
одновременно с реализацией ультразвуковых методов реализо-
ван. и магнитодинамический метод контроля. Последний осо-
оенно эффективен при контроле рельсов при низких (до минус
>0") температурах и удачно дополняет у.з. методы во всем рабо-
чем диапазоне температур.
Ниже рассмотрены функциональные возможности эксплуа-
тируемых на сети дорог с 1997-2001 годов по настоящее время
(.’013 г) вагонов-дефектоскопов, в основном обращая внимание
иа получение и представление дефектоскопической информации.
2.4.1. Совмещенный вагон-дефектоскоп с
дефектоскопическим комплексом АВИКОН-ОЗМ
Совмещенный вагои-дефектоскоп (СВД) на базе аппарату-
ры АВИКОН-ОЗМ (рис. 2.35) осуществляет контроль рельсов на
основе трех ультразвуковых (эхо-, зеркального и зеркально-те-
невого), магнитодинамического и визуального методов неразру-
шающего контроля рельсов [9].
Достоинствами диагностического комплекса АВИКОН-ОЗМ
по сравнению с аналогами являются:
127
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
Рис. 2.35. Совмещенный
вагон-дефектоскоп
с комплексом
АВИКОН-ОЗМ
(ОАО «Радиоавионика»)
-новая конструкция дефектоскопической лыжи с бесконтакт-
ной следящей системой (рис. 2.36) для надежного акустического
контакта при значительных скоростях движения (до 65 км/ч);
Рис. 2.36. Обновленная
конструкция дефектоско-
пической лыжи с магнит-
ной следящей системой
- усовершенствованная 24-х канальная (для двух ниток)
схема прозвучивания рельсов с запатентованными схемами:
«РОМБ+», «Зеркальный метод» и «70°» (рис. 2.37);
— магнитный канал с активным намагничи-
ванием рельсов, существенно повышающий ин-
формативность УЗ контроля и эффективно выяв-
ляющий дефекты головки рельсов (I, II, III групп
глубиной залегания до 6-8 мм) на высоких скоро-
стях (80 км/ч) и при любых температурах воздуха
(от + 50° до минус 50°С);
- 12-канальная система видеорегистрации рельсового пути
128

2.4. Мобильные средства контроля
58/58	58/58
Угол ввода, °	зерк.	О	58/58	70	42/42	70	58/58	о	зерк.
Угол разворота, °	±34	0	134	0	0	0	±34	0	±34
Рек. усл. чувств.	24	18	20	22	20	22	20	18	24
Ку, дБ
Рис. 2.37. Схема прозвучивания вагона-дефектоскопа
АВИКОН-ОЗМ
и объектов путевой инфраструктуры;
-	система измерения неровностей на поверхности катания
рельсов, вертикальных неровностей (коротких просадок) рель-
сового пути и отдельных параметров геометрии пути;
-	дополнительное оборудование: датчики температуры
рельсов и окружающего воздуха, информационное табло для
контроля за расходом и температурой контактирующей жидко-
сти, GPS оборудование.
Для полноценного контроля головки рельсов задействованы
восемь информационных каналов (рис. 2.37):
-	пара разнонаправленных преобразователей а = 58758°
у = ±34° (с раздельным подключением), реализующих схему
«РОМБ» и позволяющих раздельно фиксировать дефекты в ра-
бочей и нерабочей гранях (четыре канала);
-	два ПЭП а = 58758° у = ±34°, реализующих контроль обе-
их граней головки рельса зеркальным методом (два канала);
-	комплект из двух ПЭП а — 70° (два канала).
Еще одной отличительной особенностью схемы прозвучи-
пания комплекса ABPIKOH-03 является наличие двух прямых
129
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
преобразователей (PC ПЭП), размещенных в крайних блоках.
Такое расположение не случайно - оно позволяет контролиро
вать наличие акустического контакта под искательной лыжей но
всей ее длине. Дублирование прямых каналов повышает надеж-
ность обнаружения дефектов и снижает количество непрокон-
тролированных участков.
Магнитный метод реализован с помощью ори-
гинальной системы намагничивания рельсов с ис-
пользованием электромагнитов на осях колесных
пар дефектоскопной тележки и колес в качестве
полюсов.
На рис. 2.38 приведен пример записи болтово-
го стыка с совместным представлением сигналов магнитодина-
мического канала (поз.1). 12-ти ультразвуковых каналов (поз. 2)
и кадров с изображением рельса с трех ракурсов (поз. 3).
Рис. 2.38. В дополнение к магнитному (1) и ультразвуково-
му (2) методам на вагоне-дефектоскопе АВИКОН-ОЗМ
реализован третий метод НК — визуальный (3)
Поскольку магнитный канал обнаруживает дефекты голов-
ки рельсов лишь на небольшой глубине, его сигналы отобра-
130
2.4. Мобильные средства контроля
/Каются на верхней дорожке. Далее на трех дорожках распола-
гаются сигналы контроля головки: ПЭП с углами а = 70° и 58°,
ниже - зеркальных каналов 58°. Зона регистрации ПЭП «70°»
не ограничивается только головкой, а позволяет прозвучивать
практически все сечение рельса по высоте, при этом в зоне бол-
говых стыков могут отображаться сигналы от болтовых отвер-
стий и нижнего угла торца подошвы (как на рис. 2.38). На пя-
гой и шестой дорожках отображаются соответственно сигналы
НЭП 42° и двух прямых преобразователей.
Начиная с 2006 г, на вагонах-дефектоскопах АВИКОН-ОЗМ
внедрена система сплошной видеорегистрации рельсов. Она
была введена, в первую очередь, с целью дальнейшего повыше-
ния эффективности дефектоскопии рельсов за счет дополнения
ультразвуковых и магнитного методов контроля рельсов тре-
пани методом - визуальным. При этом, анализируя сигналы
на дефектограмме, оператор может мгновенно открыть видео-
кадры с изображением рельсов па конкретном участке пути для
принятия обоснованного решения о состоянии контролирусмо-
го сечения (см. рис. 2.38 а, б и в).
Обновленная видеосистема модернизированного комплекса
АВИКОН-ОЗМ содержит по три камеры на каждый рельс (на
видеосистеме предыдущего поколения была только одна). Рель-
совая нить фиксируется с трех ракурсов: сверху, а также сбоку
с внутренней и наружной сторон колеи. Наличие видеокадров
позволяет не только правильно идентифицировать происхож-
дение сигналов на дефектограмме (например, распознавать
сигналы от реальных дефектов и дефектоподобные сигналы от
конструктивных отражателей рельсов: маркировочных знаков,
панлавки, дополнительных отверстий в шейке), по и оценивать
состояние поверхности катания рельсов (обнаруживать и изме-
ря I ь протяженность поверхностных дефектов). Предусмотрена
возможность измерения «электронной линейкой» по видеока-
1рам величины стыкового зазора рельсовых стыков, смеще-
ния рельсов относительно маячных шпал; имеются датчики
гемпсратуры рельсов и окружающего воздуха (эта информация
необходима для предупреждения выбросов рельсовых плетей).
Разрешающая способность получаемых изображений позволяет
131
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
обнаруживать по видеокадрам (в стационарных условиях) воз-
можные неисправности рельсовых скреплений и оценивать со-
стояние элементов путевой инфраструктуры (рис. 2.39 - 2.40).
Обновленный комплекс вагона-дефектоскопа имеет в своем
составе систему измерения неровностей на поверхности ката-
ния рельсов (пробуксовки, выкрашивания, смятия, волны и риф-
ли, неровности в зоне сварных стыков рельсов). Указанные не-
ровности рельсовых ниток (в вертикальной плоскости) вызываю!
повышенное динамическое воздействие колес подвижного сос та-
ва на рельсовый путь колес и могут стать причиной зарождения и
быстрого развития опасных внутренних дефектов рельсов.
Рис. 2.39. Примеры выявленных по видеокадрам
неисправностей рельсового пути
Рис.2.40. Видеокадры состояния элементов ЖАТ
Система измерения вертикальных неровностей построена
на базе четырех микромеханических инерциальных измери-
тельных модулей (акселерометров), смонтированных на бук-
совых узлах колес ходовой тележки вагона-дефектоскопа, и
2.4. Мобильные средства контроля
четырех датчиков линейных перемещений. В результате мате-
матической обработки сигналов акселерометров фиксируются
короткие (динамические) неровности рельсов на базе 1 метра
(пути), что практически эквивалентно перемещению метрового
шаблона по поверхности катания рельсов (но под нагрузкой и
и динамике!) и фиксации неровностей. Программное обеспече-
ние производит автоматический поиск неровностей глубиной
1-----1----1-----1----1-----1-	<-----1-----1----1-----1----1-----1----1-----I----1-----►
4,976	4.977	4,978
м
X Понос дефектов	£J©®
в	Коорфмагта kv)	(снег)	(-.м/ч]	(км!	ДгкмаЬ**)	Нить	Авто	Тип
41	18 км 498 м 88	6983618	Ж4	106	288 8	|fjop	Авт	14|прФСс*еоегд)
42	18 rm 603 м 16	7067893	402	3.18	405 0	КОР	Дет	ICTfe*.	'
43	1В ми БОЭ м 92	7094853	40,3	1.19	3488	ГОР	Авт	14 (пробе* сое*а|	v
44	18 гм 663 м 21	17147943	407	178	3000	ЮР	Агг	14(-%	„
70	18.м663м21	7147948	40.7	1.79	300.0	ГОР	Авт	V
35	18 км 95 м 520 ...	6580253	381	169	266 3	КОР	Авт	сть*	V
45	19км610м62 .	8129933	38.9	1.12	315.0	КОР	Авт	14 [пробеге ос* М	** v
Е Впялить репстраию
Рис.2.41. Комплексный анализ состояния рельсов: а -сигналы
от пробуксовки (код дефекта 14) на дефсктограммс СВД;
б — фотоизображение неровности с возможностью измерения
ее протяженности электронной линейкой; в -результаты об-
работки сигналов акселерометров и схематичное изображение
неровности с измерением ее глубины; г — протокол автомати-
чески обнаруженных неровностей рельсовых ниток
133
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
более 1 мм и формирует протокол (список) обнаруженных не-
ровностей с указанием их координат и параметров (глубина, тин
неровностей - см. рис. 2.41 г.).
Результаты измерения вертикальных неровностей рельсово-
го пути полностью синхронизированы с дефектоскопическими
сигналами и видеоинформацией и могут быть оперативно про-
анализированы для комплексной оценки состояния контролиру-
емого сечения рельсов (рис. 2.41).
В программе отображения вагона-дефектоскона реализова-
но автоматическое выделение (с формированием протоколов):
— болтовых стыков рельсов (в том числе, изолирующих — в
отдельном протоколе - см. рис. 2.42);
Специальные пользовательские отметки
		ас	1	Д*м1 Вбш
	1	СОО.627.332 m	1212
ИЭОПФТЮЩМЙ с тыс	2	000 643.43) m	1200
стыс	1	CCO.M3.4Wmi	1212
MKIWpCWd стык	2	000.65S.13Sm	120В
стыс	2	000.6M.643m	1216
И)СГИ>РОЩИЙ СТЫС	1	000.We.Wm	1224
СТЫК	2	000.70l.Wlm	1200
Икл дующий стыс	2	000.727.257 m	1200
ктопсующмй стыс	I	000 727.3» m	1200
Рзслфуюшн) стык	2	000.7W.Wlm	1200
ИзопрующиЗ стыс	2	OOO.777.Wlm	1200
Столокший стыс	2	000.B4i.B7Sm	1200
Специальные пользовательские отметки
Ии*		 |КОСРДНЩТ<	|	Д^Т	
Стьк	001.044.007 мм	1216	
Стыс	001.044.066 мм	1232	
Стык	001.060.285 мм	1224	
|Стьк	001.068.9^7 мм	ДО	
Стьк	COLO69.OO4 мм	1232	
Стьк	001 030.737 мм	1220	
Стьк	001.080-699 нм	1232	
Стьк	001.093.347 мм	1220	
Стьк	001.093.356 мм	1228	
Стыс	001.113.642 мм	1232	
Стыс	001.126.190 мм	1232	
Стьос	001.212.372 км	1228	
Рис. 2.42. Автоматическое выделение стыков рельсов
с формированием отдельных протоколов:
а - болтовых; б - изолирующих
134
2.4. Мобильные средства контроля
-	сварных стыков рельсов (в том числе, алюминотермитных
стыков, взятых в накладки - рис. 2.43);
-	стрелочных переводов;
-	непроконтролированных участков пути и других объектов.
Селекция изолирующих стыков рельсовых цепей произво-
дится по специфическим признакам сигналов магнитного кана-
ла дефектоскопического комплекса АВИКОН-ОЗМ. В протоко-
ie изолирующих стыков с указанием координаты стыка и нитки
пути предусмотрена возможность дополнения дефектограммы
гремя фотокадрами стыка, полученными с трех ракурсов.
ч)
о)
Рис. 2.43. Автоматическое выделение сварных стыков рельсов
с формированием отдельных протоколов:
а — электроконтактных; б — алюминотермитных
IСпециальные пользовательские отметки				
				
	Имя	| Рельс	| Координата	Длина |
	Накладка Накладка Накладка Накладка Накладка Накладка Накладка	2 2 1 2 1 1 2	013.358.377 мм 013.365.595 мм 013.428.086 мм 013.440.509 мм 013.440.630 мм 014.253.274 мм 014.253.337 мм	2364 2282 2368 2324 2296 2338 2296
	|Накладка	1	014.290.776 нм	2318
	Накладка Накладка	2 1	0И.303.377 мм 014.303.400 мм	2368 2364
135
ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
Наличие указанной функции совмещенного вагона-дефек-
тоскопа позволяет в стационарных условиях анализировать со-
стояние изолирующих стыков, что способствует сокращению
выездов на линию электромехаников дистанции сигнализации
и связи для проверки изоляции.
Программное обеспечение «AtapeXP» комплекса
АВИКОН-ОЗМ обеспечивает его работу в трех режимах:
-	настройка параметров контроля (усиление, ВРЧ и проч.)
перед проездом;
-	регистрация и отображение сигналов в процессе сплошно-
го контроля рельсов (экспресс-расшифровка);
-	комплексный анализ результатов контроля (во время стоянки).
Программа отображения имеет большой набор пользо-
вательских функций для «тонкой» настройки комплекса и для
детального анализа сигналов контроля рельсов и другой! диа-
гностической информации, описание которых было бы некор-
ректно приводить в данной короткой главе, поэтому отметим
лишь наиболее интересные из них:
-	более десяти режимов представления дефектоскопиче-
ских сигналов, в том числе два вида сведения (с возможностью
его регулировки), цветовая градация, отображение по фронту и
по растру, А-развертка, электронная лупа;
-	отображение кадров с одной или нескольких (из 12-ти) ви-
деокамер синхронно с дефектоскопическими сигналами;
-	измерения по видеокадрам длины поверхностных дефек-
тов рельсов, величины стыкового зазора, смещения рельсовой
плети относительно меток маячных шпал и проч.;
-	отображение огибающей амплитуд донных сигналов;
-	индикация наличия акустического контакта в каждом у.з.
канале;
-	автоматический поиск участков с отсутствием донного
сигнала;
-	одновременный синхронный просмотр нескольких про-
ездов;
-	отображение всех параметров настройки комплекса (каналы,
усиление, длительность стробов, параметры кривой ВРЧ и др.);
-	подробная электронная записная книжка с возможностью
136
2.4. Мобильные средства контроля
редактирования ведомостей контроля;
-	просмотр видеоинформации по выбранным каналам в не-
скольких режимах (например, режим «Фильм»);
-	синхронное отображение данных о неровностях (просад-
ках) рельсовых нитей в вертикальной плоскости, измеряемых
личиками линейных перемещений на базе 2,4 м;
—	большое количество пользовательских настроек, позволяю-
щих настроить программу под конкретные задачи диагностики.
В настоящее время обновленный вагон-дефектоскоп
V ВИ КОН-ОЗМ с дополнительными диагностическими си-
стемами (многоканальной видеосистемой и системой измере-
ния геометрических параметров пути на базе микромеханичс-
скпх акселерометров) эксплуатируется на скоростной линии
Москва-Санкт-Пстсрбург (Октябрьская ж.д.). Другие вагоны
производства ОАО «Радиоавионика» оснащены видеосистемой
предыдущего поколения, фиксирующей изображение рельсов
Со стороны рабочей грани головки (по одной камере на нитку).
2.4.2.	Мобильные средства на базе
аппаратуры ЭХО- КОМПЛЕКС
с регистрирующей системой КРУЗ-М
Многоканальный дефектоскоп ЭХО-КОМПЛЕКС с реги-
» грнрующим комплексом КРУЗ-М ХР применяется на специ-
ально оборудованных совмещенных вагонах-дефектоскопах
нша ВД-1МТ5К (рис.2.44), автомотрисах дефектоскопных се-
рии АДЭ-1МТ, АМД и мобильных лабораториях ЛДМ-1. Суще-
ствуют варианты 12-ти и 16-ти канального дефектоскопа ЭХО-
КОМПЛЕКС [24].
Комплекс регистрации КРУЗ-М ХР предназначен для реги-
страции, визуализации и последующей обработки сигналов, по-
ступающих от дефектоскопа [15].
В указанных средствах контроля применяются различные ва-
рианты схем прозвучивания. На сегодняшний день их насчитыва-
ется более 15. Один из вариантов схемы представлен на рис. 2.45.
137

2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В MHOI ОКАНА.1Ы1ЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
Рис. 2.44. Совмещенный вагон-дефектоскоп ВД-1МТ5К:
а — общий вид; б — трехблочная искательная система
Рис. 2.45. Один из вариантов схемы прозвучивания
СВД производства ф. «ТВЕМА»
(Б = 290 мм для ПЭП а = 38”, Б = 350 мм для а = 45°)
Отличительной особенностью данной схемы является при-
менение для прозвучивания шейки и ее проекций в головку и
138
2.4. Мобильные средства контроля
подошву рельса пары ПЭП а = 45°, развернутых нэ-
пе гречу друг другу и реализующих «У»-схему контро-
ля рельсов по эхо- и зеркально-теневому методам при
наклонном вводе УЗК (см. гл. 1.3).
На рис. 2.46 представлена дефсктограмма совме-
щенного вагона-дефектоскопа с аппаратурой ЭХО-
КОМПЛЕКС, на которой проиллюстрировано ото-
оражение сигналов на развертках типа В и А (трехуровневой
«псевдо» А-развертке).
Рис. 2.46. Дефектограмма СВД с аппаратурой
ЭХО-КОМПЛЕКС (слева)
и отображение сигналов на А-развертке (справа)
Программное обеспечение КРУЗ-М предоставляет пользо-
вателю разнообразные возможности по настройке отображения
сигналов всех дефектоскопических каналов. Преимуществом
139
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
такою подхода является возможность изменения схемы прозву-
чивания в зависимости от нужд эксплуатирующей организации
без необходимости коррекции программы. Так, для отображения
сигналов ультразвуковых и магнитных каналов могут быть за-
действованы 10 дорожек, причем их расположение может быть
любым (например, как на рис. 2.46). На указанном рис. сигналы
прямого и наклонного (70°) преобразователей отображаются на
одной дорожке, что объясняется несимметричной схемой про-
звучивания (см. рис. 2.47), однако, по нашему мнению, располо-
жение разнотипных каналов на одной дорожке весьма неудобно
для анализа сигналов.
За один цикл измерения (посылка одного зондирующего им-
пульса) происходит поиск эхо-сигналов в пределах 64 зон изме-
рения или интервалов сканирования. При этом каждая дорожка
ультразвуковых каналов разбита по вертикали на 64 интервала,
что соответствует диапазону временного положения регистри-
руемых сигналов от 15 до 195 мкс для наклонных каналов и
5-91 мкс - для прямого (PC) канала (рис. 2.47).
t МКС'
г
195(70)
91(РС)
15(70°)
5(РС)
195
15
195
15
Рис, 2.47. Режимы отображения сигналов в программе
КРУЗ-М: а — «По уровню», б — «По фронту»
Поскольку зона регистрации в канале 70° не ограниче-
на только головкой рельсов, то на дефсктограммс могут ото-
2.4. Мобильные средства контроля
прижаться пачки сигналов от торнов рельсов (зоны перехода
1ОЛОВКИ в шейку) и от болтовых и других отверстий в шейке
(рис. 2.47 а, верхняя дорожка, пачки красного цвета).
На рис. 2.48 проиллюстрированы два режима отображения
сигналов в программе КРУЗ-М: «По фронту» и «По уровню».
При превышении амплитуды эхо-импульсов установлснно-
ю порога чувствительности (импульс № 1 на рис. 2.48) сигналы
фиксируются на дсфектограмме в виде яркостной отметки.
Рис. 2.48. Принципы регистрации и отображения сигналов
в комплексе КРУЗ-М [25]
Когда преобразователь приближается к отражателю в рель-
се, амплитуда и длительность эхо-импульсов от него нарастают
(импульсы № 2, 3, 4). При этом они могут запять определен-
ное количество интервалов сканирования, в результате чего на
дсфектограмме отображаются эхо-сигналы в виде двух, трех и
четырех точек в пределах одного цикла измерения. Такой спо-
соб отображения эхо-сигналов — с учетом длительности эхо-им-
пульсов на пороговом уровне - называют режимом «По уров-
ню» (пачка сигналов «А» на рис. 2.48 и сигналы на рис. 2.47 а).
В режиме «По фронту» длительность эхо-импульсов не
учитывается. При превышении амплитуды импульса порога
чувствительности на дсфектограмме отображается одна точка
(пачка сигналов «Б» на рис. 2.48, рис. 2.47 а).
Очевидно, в режиме «По уровню» эхо-сигналы отобража-
141
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
ются более интенсивно, они хорошо заметны даже при боль-
ших масштабах просмотра дефектограмм. Режим «По фронту»
может быть использован, например, при детальном осмотре
сдвоенных пачек сигналов от болтовых отверстий на предме'1
наличия в них трещин (рис. 2.47 6), а также для распознава-
ния сигналов от поверхностных расслоений и от опасных вну-
тренних трещин головки рельсов. Иными словами, режим «По
фронту» обеспечивает лучшую разрешающую способность но
времени (по глубине залегания дефекта).
Программа «КРУЗ-М» проста и удобна в использовании и
имеет ряд функций, упрощающих анализ сигналов:
-	синхронный анализ дефектограмм;
-	автоматический поиск сигналов по заданным критериям, в
том числе участков с потерей донного сигнала;
-	широкие возможности настройки элементов управления
программой и режимов отображения сигналов;
-	создание базы дефектов.
Из недостатков комплекса КРУЗ-М можно отмстить низкую
разрешающую способность по пути (5 мм), неинформативную 3-х
уровиевую А-развсртку, отсутствие режима «Сведение» и отсут-
ствие индикации глубины залегания отражателей в мм (отобража-
ется только временное положение сигналов в мкс на А-развертке).
2.4.3.	Вагон-дефектоскоп с
аппаратурой ЭХО-КОМ ПЛЕКС-2
Новый многоканальный дефектоскоп ЭХО-КОМ ПЛ ЕКС-2
(рис. 2.49) с регистрирующим комплексом КРУЗ-М-2 применяет-
ся на вагонах-дефектоскопах типа ВД-УМТ-1, диагностических
комплексах «Интеграл» и СУПДК «СЕВЕР» и предназначен для
обнаружения дефектов ультразвуковыми и магнитоиндукцион-
ным методами на высоких скоростях контроля.
Программное обеспечение позволяет использовать несколь-
ко вариантов схем прозвучивания.
Дефектоскоп позволяет регистрировать и отображать сиг-
налы контроля рельсов в широком динамическом диапазоне.
142
2.4. Мобильные средства контроля
Рис. 2.49. Бесконтактная
следящая система
вагона-дефектоскопа
ВД-УМТ-1 с установленным
на ней
дефектоскопом
ЭХО-КОМПЛЕКС-2
(корпус черного цвета)
Для иллюстрации на рис. 2.50 (слева) показан фрагмент дс-
фектограммы в зоне болтового стыка на пороге отображения
«минус 15 дБ». Естественно, производить сплошную расшиф-
ровку сигналов при такой крайне высокой чувствительности
невозможно, однако этот режим может быть использован для
«восстановления записи» на локальных участках с неудовлет-
Рис. 2.50. Отображение сигналов дефектоскопа
ЭХО-КОМПЛЕКС-2 в программе КРУЗ-М-2: на уровне
«минус 15 дБ» (слева) и в режиме цветовой амплитудной
градации (справа)
143
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
верительным качеством акустического контакта.
Во всех российских средствах дефектоскопии реализован
достаточно простой принцип регистрации, при котором сиг-
налы фиксируются при достижении амплитуды эхо-импульсов
заданного(ных) порогового уровня(ей). В дефектоскопе ЭХО-
КОМГГЛЕКС-2 дополнительно реализована новая технология
регистрации, когда сигналы фиксируются при превышении
уровня полезных сигналов над уровнем шумов в зоне контроля
на заданное количество децибел (удовлетворяют определенно-
му отношению сигиал/шум) [26].
В программе «КРУЗ-М-2» для данного метода регистрации
предусмотрен дополнительный режим отображения сигналов
с цветовой амплитудной градацией по выбранным каналам
(рис. 2.50 справа). При этом полезные сигналы от конструк-
тивных отражателей рельсов и от дефектов ярко выделяются
па фоне возможных помех и структурных шумов металла (это>
режим цветового кодирования применяется в дефектоскопах на
фазированных решетках).
Указанный способ регистрации и отображения сигналов
также поможет восстановить сигналы контроля при ухудшении
акустического контакта, при неправильной настройке чувстви-
тельности преобразователей и для обнаружения дефектов, нс
выявляемых обычным способом на фоне шумов [26].
Аппаратные возможности дефектоскопа позволяют анали-
зировать сигналы в программе «КРУЗ-М-2» на информативной
развертке типа А в диапазоне от «минус 36 дБ» (рис. 2.51).
Сигналы от структуры металла в зоне сварных стыков, фик-
сируемые в ультразвуковых каналах на высокой чувствитель-
ности (на порогах отображения «минус 10-15 дБ»), а также
отображаемые в режиме цветового кодирования, могут быть ис-
пользованы для дополнительной привязки сигналов к реально-
му пути (рис. 2.52).
Вновь выпускаемые диагностические комплексы производ-
ства ф. «Твема» могут быть оборудованы системой визуального
контроля «СВОД» па базе высокоскоростных линейных камер
для визуального обнаружения дефектов и видеорегистрацип
элементов верхнего ст роения рельсового пути (рис. 2.53).
144
2.4. Мобильные средства контроля
X *	*/ f	fe* 29кн 023м 20,3 км/ч	*•>-	ОД дБ
41*«» а» ♦ «г» » Ju v*v**	Qlb>«ot Ии*	ocx—«<>м * у wp»»*» T□»**> ф >«**
Puc. 2.51. Дефектограмма на номинальной чувствительности и
представление сигналов на А-развертке
но трем каналам (0° и 45°)
Рис. 2.52. Сигналы от структуры металла в зоне
сварного стыка на повышенной чувствительности контроля
(на уровне «минус 15 дБ»)
145
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
Рис. 2.53. Изображение поверхности катания и
скреплений рельсов от линейных видеокамер системы «СВОД»
Видеосистема работает как отдельная система под управле-
нием специального программного обеспечения, в связи с чем
видеокадры рельсового пути отображаются хотя и с привязкой
к путейской координате, однако на отдельном экране. На сегод-
няшний день это является определенным ограничением при со-
вместном анализе видео- и дефектоскопической информации.
2.4.4.	Вагон-дефекпюскоп с
аппаратурой ПОИСК-2000М
Программно-аппаратный комплекс ПОИСК-2000М предна-
значен для регистрации, хранения и обработки сигналов кон-
троля рельсов совмещенными вагонами-дефектоскопами серии
УЗМС, СВД и совмещенными дефектоскопными автомотриса-
ми серии АМД [27].
146
2.4. Мобильные средства контроля
Рис. 2.54. Фрагмент дефектограммы комплекса
ПОИСК-2000М
Схема прозвучивания данного комплекса содержит типо-
вые преобразователи с углами 0°, 45°, 58° (работают по схеме
«Змейка») и 70°. Сигналы десяти ультразвуковых и двух магнит-
ных каналов комплекса, контролирующих две нитки пути, ото-
бражаются на восьми дорожках дефектограммы (рис. 2.54). По
вертикальной оси В-развсрток для ПЭП а = 58° у = 34° отобра-
жается временная задержка сигналов в мкс, а для ПЭП а = 0° и
45° - глубина залегания в мм.
Регистрация сигналов производится на единственном поро-
говом уровне, поэтому, естественно, отсутствует возможность
детально анализировать сигналы на разных порогах отображе-
ния и на А-развертке.
Программа отображения имеет весьма ограниченный набор
функций и настроек, отсутствуют разные режимы отображения
сигналов, не отображаются данные по настройкам дефектоско-
пических каналов комплекса, что ограничивает эффективность
данного комплекса. Среди полезных функций отметим нали-
147
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
чис: электронного блокнота для внесения дефектов в базу ОДР,
электронной линзы, фильтрации помех, синхронного анализа
дсфектограмм, автоматического подсчета шпал по сигналам
магнитного канала.
2.4.5.	Вагон-дефектоскоп на базе
аппаратно-програмного комплекса РДМ-15К
Комплекс РДМ-15К предназначен для замены функциональ-
но и технически устаревшей аппаратуры ПОИСК-2000М на со-
вмещенных вагоиах-дефсктоскопах и реализует ультразвуковые
и магнитные методы контроля рельсов. Схема прозвучивания,
принципы регистрации и отображения дефектоскопической ин-
формации, а также функциональные возможности программы
отображения комплекса РДМ-15К идентичны возможностям
съемного дефектоскопа РДМ-22.
Так же, как и в рассмотренных выше дефектоскопических
комплексах АВИКОН-ОЗМ и ЭХО-КОМПЛЕКС-2, в системе
п р ед у с м от р ен ы:
-	бесконтактная (магнитная) следящая система (рис. 2.55);
-	многоуровневая регистрация сигналов (рис. 2.56);
-	отображение информативной А-развертки (осциллограм-
мы) в любой точке дефектограммы;
-	программа регистрации и анализа сигналов с широким на-
бором функций и пользовательских настроек;
-	возможность синхронного анализа двух проездов;
-	наличие электронного блокнота дефектов;
-	элементы автоматизированной обработки информации
(поиска дефектов и участков с пропаданием донного сигнала по
установи ci I н ы м критериям);
-	создание архива дефектов;
—	возможность адаптации комплекса под различные схемы
прозвучивания.
Весьма удобным для анализа дефектограмм является функ-
ция полуавтоматического измерения параметров пачек сигна-
148
2.4. Мобильные средства контроля
Рис. 2.55. Бесконтактная следящая система вагона-дефекто-
скопа с комплексом РДМ-15К (рис. с сайта http://rdm.md)
Рис. 2.56. Фрагмент дефектограммы (одной нитки пути)
СВД с комплексом РДМ-15К
лов (условных размеров, глубины залегания, коэффициента вы-
являемое™ отражателя).
Из недостатков системы отметим возможность отображе-
ния дефектограмм только на трех амплитудных уровнях («-6»,
«О» и «+6дБ»); недостаточную разрешающую способность по
глубине рельса для прямых преобразователей (3 мм и более) и
малоинформативный (см. рис. 2.56) магнитный канал.
149
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГО КАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
2.5. Обзор основных параметров
дефектоскопических средств
Краткий анализ основных технических
характеристик эксплуатируемых на россий-
ских железных дорогах съёмных и мобильных
средств дефектоскопии с регистрацией резуль-
татов сплошного контроля рельсов позволяет
сделать следующие выводы.
1.	Все используемые на российских железных дорогах съем-
ные и мобильные средства контроля (табл. 2.3 и 2.4) являются
многоканальными комплексами, использующими современные
микропроцессорные вычислительные системы.
2.	В зависимости от реализуемых скоростей сканирования
(движения) применяются два принципа работы дефектоскопи-
ческих каналов:
-	для дефектоскопных тележек (скорость до 4 км/ч) осу-
ществляется последовательный запуск дефектоскопических
каналов. При этом полностью исключается взаимное влияние
ультразвуковых каналов друг на друга. Частота посылок зонди-
рующих импульсов (ЗИ) в этом случае составляет порядка од-
ного кГц (F = 0,8 - 1,2 кГц);
-	для мобильных средств контроля (скорость сканирования
до 60 км/ч) последовательную работу каналов реализовать не-
возможно. В связи с этим реализуется одновременная (парал-
лельная) работа всех каналов, но при этом для уменьшения
взаимного влияния каналов друг на друга производится про-
странственное разнесение преобразователей в рамках дефек-
тоскопических блоков (блоках резонаторов). Частота посылок
ЗИ должна составлять F = 4 кГц. На отдельных мобильных
средствах предыдущего поколения частота посылок составляет
всего 2,5 кГц, что приводит к весьма «редкому» зондированию
металла рельса (с шагом через каждые 5-6 мм по длине пути).
Естественно, это отражается на количестве принимаемых эхо-
сигналов от дефектов. В отдельных случаях (малые размеры де-
фектов) принимаемое число импульсов (2-3 импульса) может
150
2.5. Обзор основных параметров дефектоскопических средств
оказаться недостаточным для уверенного выделения дефектов
па фоне возможных шумов.
3.	Для съемных дефектоскопов первого поколения харак-
терно применение приставных регистраторов с однопороговой
(одноуровневой) регистрацией сигналов контроля (кроме де-
фектоскопа АВИКОН-01).
4.	В дефектоскопах второго поколения предусмотрена мно-
гоуровневая регистрация (до 15 уровней), что позволяет «вос-
становить» сигналы на А-развертке, более детально анализи-
ровать зарегистрированные группы (пачки) сигналов, а также
определять параметры (глубину залегания и коэффициент вы-
являемое™) дефектов (табл. 2.3).
Эти приборы отличаются:
-	более развитыми схемами прозвучивания, сопоставимыми
(пли превышающими) по возможностям со схемами прозвучи-
вания мобильных средств;
-	возможностью отображения сигналов контроля рельсов
на развертке тина В на дисплее дефектоскопа непосредственно
в процессе контроля (или с некоторой задержкой);
-	более функциональными программами отображения, по-
гоняющими оператору анализировать сигналы при разных ре-
жимах.
5.	Одновременно с регистрацией сигналов контроля рельсов
производится фиксация параметров настройки аппаратуры (ус-
ловная чувствительность, параметры стробирующих импульсов,
параметры ВРЧ и др.) и параметров процесса контроля (скорость
контроля, оператор, срабатывание звуковых индикаторов, введе-
ние дополнительных отметок в пути). В отдельных дефектоско-
пах (АВИКОН-01, АВИКОН-11 и РДМ-22) предусмотрена воз-
можность регистрации сигналов контроля ручными ПЭП.
6.	Указанные в н.п. 3-5 преимущества, а также возмож-
ность остановки съемного дефектоскопа около дефектного
сечения и проведения ручного сканирования, делает их более
достоверными, чем мобильные средства.
7.	Производительность мобильных средств (СВД и авто-
мотрисы дефектоскопные) многократно (см. табл. 2.4) превос-
ходит производительность съемных тележек (1100 — 2200 км
151
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
вместо 140 км). Этот фактор делает мобильные средства эко-
номически более привлекательными при контроле полигонов
пути большой протяженности.
8.	В отличие от съемных средств контроля мобильные сред-
ства, как правило, содержат магнитный канал. Несмотря на то.
что все вагоны-дефектоскопы декларируются как
совмещенные (ультразвуковые и магнитные ме-
тоды совмещены в одном вагоне), только СВД с
аппаратурой АВИКОН-ОЗ, -ОЗМ, Поиск-2000 и
РДМ-15К реализуют достаточный магнитный по-
ток в рельсе. Это обеспечивает четкую фиксацию
сигналов не только от конструктивных элементов
рельсового пути, но и от дефектов, залегающих
на глубинах до 6 — 8 мм. В десятках мобильных средств дру-
гих конструкций магнитный поток в 2 - 3 раза ниже требуемою
уровня. В результате магнитный канал этих средств способен
фиксировать только болтовые стыки и не может обнаруживать
дефекты в рельсах. Этот недостаток является весьма ощути-
мым, особенно при контроле рельсов в зимних условиях при
аномально низких температурах (Забайкальская, Восточно-Си-
бирская, Западно-Сибирская и Северная ж.д.), где длительное
время (до трех месяцев в году) у.з каналы не могут обеспечить
надежный контроль рельсов и именно благодаря работе магни г-
ных каналов можно было бы предотвратить возможные изломы
рельсов.
9.	В последней модификации СВД с дефектоскопическим
комплексом ЭХО-КОМПЛЕКС-2 сделана попытка увеличить
магнитный поток, формируемый в рельсе, до значений, созда-
ваемых лучшими образцами СВД. Для этого применена «П»-
образная намагничивающая система, аналогичная системам
намагничивания магнитных вагонов-дефектоскопов времен
Примечание к табл. 2.3
* Амплитудная огибающая донных сигналов позволяет фиксировать
сварные стыки рельсов, дефекты на ранней стадии, оценивать качество аку-
стического контакта и локализовать участки рельсов с коррозией подошвы
(см. разд.5.3.1)
152
2.5. Обзор основных параметров дефектоскопических средств
Таблица 2
Технические характеристики регистраторов съемных дефектоскопных тележек
Синхрон, анализ дефекто- грамм		—|—	нет	нет	нет		“4“			"4“			
Огибающая амплитуд донных сигналов		Отображается*	Нет	Значение амплитуды д.с.	Яркостная гра- дация амплиту- ды д.с.	Отображается*	Значение ампли- туды д.с.. Цветовая града- ция линии д.с.			Отображается*	Отображается*		
Режимы отображения сигналов		Без сведения, Сведение, В виде рельса, Цветовая градация	Без сведения	Без сведения	Без сведения	Без сведения. Сведение (2 типа). В виде рельса. Цветовая градация	Без сведения, Сведение, Цветовая градация.			Так же, как в АВИКОН-И	Так же, как о АКИтН.! 1		ч м 2
Раз- вертка типа А		НН	нет	нет	нет		~I—			“Н	=-|=-		
Уровни регистр, (диапазон, дБ)		8 (-6-+18)			। .	13 (-6-+18)	15		1	13 (-6-+18)	13 (-6 + +18)		
Разрешающая способность, мкс/мм	наклонных ПЭП	1	1	4/2-5	2/1-3	1/0,5- 1,2	СП 1			1/0,5 -1,2	1/0,5 - 1,2 1 1 1		
	прямых ПЭП	г	4/12	1/3 (головка), 3/10 (шейка и подошва)	9/г	0.33/1	1/3			0,33/1	i 0.33/1		
Шаг по пути, мм		О) еч			W——4	8‘1	г- «			оо	оо		
Кол-во УЗ каналов: одна/две нитки		10/20	5/10	5/10	8/16	10/20	8/16	14/28		14/28		1	
Дефектоскоп		АВИКОН- 01МР 				РДМ-2 (РСД-Т)	РДМ-2 (УР-ЗР)	АДС-02	АВИКОН-11	РДМ-22			АВИКОН-14	Дсф.-штанга	V" 1 < »—• <	1 4 4
153
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКЛН1ЛЫ1ЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
СССР, как с положительными (достаточный для обнаружения
дефектов магнитный поток в рельсе), так и отрицательными ха-
рактеристиками (зависимость величины потока ог зазора между
полюсами и поверхностью рельса, недостаточное базовое рас-
стояние между полюсами). В связи с тем, что система намагни-
чивания конструктивно объединена с системой подвески аку-
стических преобразователей, она получила название «МАРС»
(магнито-акустический рельсовый сканер).
10.	Во всех дефектоскопических комплексах АВИКОН-ОЗ
в дополнение к акустическим и магнитодинамическим методам
предусмотрена возможность использования видеоинформации.
Это значительно повышает информативность получаемых дан-
ных и способствует более достоверной оценке состояния рельсов
на конкретном участке пути. Вагоны-дефектоскопы производства
ОАО «Радиоавионика» содержат от 2 до 12 видеокамер, изобра-
жения которых синхронизированы с данными неразрушающего
контроля.
11.	Дальнейшее развитие мобильных средств контроля
происходит по направлению увеличения информативности
о состоянии контролируемого пути. В частности, в послед-
нем (производства 2011 г.) вагоне-дефектоскопе с комплексом
АВИКОН-ОЗМ используются устанавливаемые на буксах ходо-
вой тележки вагона микромсханическис датчики (акселероме-
тры) и датчики линейных перемещений (ДЛИ). Введение этих
измерителей обеспечивает получение дополнительной инфор-
мации о коротких неровностях рельсов, которая позволяет диф-
ференцировать сигналы ультразвуковых и магнитных каналов
по степени их опасности.
12.	Кроме штатных одометров (датчиков пути) на совре-
менных мобильных комплексах предусмотрена регистрация
Примечание к табл. 2.4
*	автоматическое выделение но сигналам магнитного канала болтовых
стыков рельсов (в т.ч. изолирующих), сварных стыков (в т.ч. алюминотер-
митной сварки в накладках), стрелочных переводов
*	* ДЛП - датчики линейных перемещений
154
2.5. Обзор основных параметров дефектоскопических средств
2. ОТОБРАЖЕНИЕ СИГНАЛОВ КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ В МНОГОКАНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОСКОПАХ
rJIOHACC/GPS-координаты вагона-дефектоскопа. При вне-
дрении на сети дорог референсных (корректирующих) стан-
ций обеспечивается получение высокоточной координатной
информации, что позволит не отвлекать экипаж вагона-дефек-
тоскопа на отметку путейской координаты (километровых и
пикетных отметок).
С расширением полигона скоростного движения на россий-
ских железных дорогах мобильные средства контроля становят-
ся все более актуальными и будут постепенно вытеснять съем-
ные средства. В то же время достигнутые скорости контроля (до
60 км/ч) являются недостаточными и в ближайшем будущем не-
обходимо разработать системы, позволяющие контролирован,
рельсы до 80 — 90 км/ч.
156
ФОРМИРОВАНИЕ
СИГНАЛОВ
НА РАЗВЕРТКЕ
ТИПА В
ОТ ДЕФЕКТОВ В
ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
Специфика формирования эхо-сигналов от разнообразных
дефектов рельсов, естественно, обусловлена их конфигураци-
ей и местоположением в сечении. Поэтому перед изучением
принципов обнаружения дефектов авторы рекомендуют ознако-
мнться с изданной в 2012 г. подробной книгой Е.А. Шура «По-
преждения рельсов» [28]. В указанной книге, базирующейся
h i результатах многолетних исследований автора и коллектива
НШ1ИЖТ, подробно рассмотрены причины возникновения и
рп ииггия дефектов в рельсах и их классификация.
3.1. Поперечные трещины в
головке рельсов (дефекты II группы)
Особенности обнаружения поперечных трещин в головке
рельсов (дефектов второй группы по [29] кодов 20, 21,24, 25, 26
и 27) с помощью применяемых схем прозвучивания («Змейка»,
157
3. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА РАЗВЕРТКЕ ТИПА В ОТ ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
«РОМБ», «а = 70“», «Зеркальная») подробно рассмотрены в гла-
ве 3.4 первой книги данного двухтомника.
При контроле головки рельса по эхо-методу преобразовате-
лями с углами а = 58", у = 34" могут быть получены сигналы,
отраженные от острых кромок и колец роста усталостной по-
перечной трещины по коду 21 (рис. 3.1). По мере се развития,
из-за трения соприкасающихся друг с другом внутренних по-
верхностей трещины, опа становится более гладкой - зеркаль-
ной для ультразвуковых колебаний (рис. 3.1 б, в). Естественно,
такие дефекты эффективнее обнаруживаются зеркальным мето-
дом и хуже - эхо-мстодом. Возможное ослабление амплитуды
донных сигналов происходит при значительном развитии попе-
речной трещины (рис. 3.1 в) и является весьма кратковремен-
ным даже при некотором отклонении дефекта от вертикальной
плоскости (на практике — наклон до 20°). При рабочих скоростях
дефектоскопного средства оператору среагировать на пропада-
ние донного сигнала на участке пути около 2-5 мм практически
невозможно.
Рис. 3.1. Усталостные поперечные трещины головки по
коду 21: а — внутренняя продольная трещина на глубине
3-12 мм — начало развития дефекта; б — поперечная
трещина среднего развития с зеркальной поверхностью;
в —развитая трещина, заходящая в проекцию шейки
На обнаружение поперечных трещин кодов 20, 24, 27, разви-
вающихся в центральной части головки рельса (рис. 3.2), наце-
лены преобразователи с углом ввода улыразвуковых колебаний
158


•M >Г*1!






3.1. Поперечные трещины в головке рельсов (дефекты II группы)
вмяпапокв
VfJ

(1 = 70°, излучающие ультразвуковые колебания вдоль продоль-
ной оси рельсов (угол разворота у = 0°).
Рис. 3.2. Сигналы от нижней части поперечной трещи-
ны. развивающейся на продольной оси рельса, зафиксиро-
ванные наезжающим преобразователем а = 70"
(д ефектограл /л ia АВ ИКОН-11)
Дефекты кода 21, развивающиеся в рабочей и нерабочей
1 ранях головки, могут быть зафиксированы ПЭП а = 70° только
при их значительном развитии, когда кромка трещины «захо-
дит» в зону проекции шейки (например, как на рис. 3.1 в).
Поперечные трещины в зоне сварных стыков (код 26.3) рель-
сов могут развиваться в любой части головки (рис. 3.3). Дефекты
Рис. 3.3. Дефекты головки рельсов
в зоне сварных стыков рельсов (26.3)
159
3. «НОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА РАЗВЕРТКЕ ТИП V В ОТ ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
в центральной части головки более эффективно выявляются пре-
образователями с углами а = 70°, 45” и 0й, а трещины в боковых
гранях головки - ПЭП с углами а = 58°. у = 34° (реализующими
схемы «РОМБ», «Зеркальный метод»),
В данном разделе рассмотрены особенности формирования
сигналов на развертке типа В от поперечных трещин головки
при озвучивании их разными каналами дефектоскопов.
3.1.1, Озвучивание поперечных трещин
преобразователями с углом а = 70"
При последовательном озвучивании наезжающим и отъез-
жающим преобразователями (с углом ввода а = 70°) поперечной
трещины, развивающейся перпендикулярно к поверхности ка-
тания, сигналы в основном формируются в результате диффуз-
ного отражения УЗК от се нижней части и кромки (рис. 3.4)1.
При этом амплитуда сигналов и условные размеры пачек сигна-
лов от таких дефектов незначительны.
Рис. 3.4. Сигналы преобразователя 70" от нижней части
поперечной трещины головки рельса
1 Или от боковой кромки трещины при наличии развитого дефекта
(кода 21) в боковой грани головки (см. рис. 3.1 в)
160
3.1. Поперечные трещины в головке рельсов (дефекты II группы)
На двухпутных участках пути (с движением поездов по каж-
дому пути в одном направлении) поперечные трещины, как пра-
вило, развиваются не перпендикулярно к поверхности катания
головки рельса, а под небольшим наклоном (с углом 0 = 0- 20°)
нижней кромки дефекта в сторону движения поездов (рис. 3.5).
11ри этом формирование сигналов происходит в результате озву-
чивания наклонным ПЭП с углом ввода а = 70° практически всей
плоскости трещины (в пределах диаграммы направленности), а
не только кромок дефекта. Амплитуда и условные размеры пач-
ки сигналов от дефекта в этом случае весьма значительные.
Направление движения дефектоскопа
Направление движения поездов	 —
Рис. 3.5. Формирование сигналов от наклонной попереч-
ной трещины при озвучивании наезжающим ПЭП о. = 70"
В зависимости от направления движения дефектоскопи-
ческого средства такие наклонные трещины эффективно вы-
чнляются или наезжающим, или отъезжающим ПЭП а = 70°
(съемные тележки, как правило, движутся навстречу поездам,
поэтому дефекты, как на рис. 3.5, будут выявляться наезжаю-
щим ПЭП, а при контроле мобильными средствами - отъезжа-
ющим ПЭП).
161
3. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА РАЗВЕРТКЕ ТИПА В ОТ ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
В основном положительным свойством канала «а = 70°» яв-
ляется значительная условная протяженность пачек сигна-
лов от фиксируемых дефектов (рис. 3.4-3.5). в несколько раз (в
2-5 раз!) превышающая условные протяженности от идентич-
ных поперечных трещин, обнаруживаемых схемой «Змейка»
(а = 58°, у = 34°). Это обусловлено началом озвучивания ниж-
него края поперечной трещины издалека под достаточно боль-
шим углом а + <р , где 2<р - ширина диаграммы направленности
ПЭП. и завершением озвучивания верхнего края трещины под
углом а - <р при весьма близком положении ПЭП от сечения
трещины (рис. 3.4).
Этот фактор положительно влияет на выявляемость дефектов
при контроле как съемными, так и мобильными средствами де-
фектоскопии. В первом случае оператор замечает продолжитель-
ный звуковой сигнал АСД даже при быстром перемещении, во
втором — достаточно большая наклонная пачка сигналов надежно
фиксируется оператором мобильного средства даже на фоне ин-
тенсивных помех.
«Осторожно, 70"!»
Необходимо иметь в виду, что указанные осо-
бенности преобразователя с углом а = 70° могуч
привести и к персбраковке по «дефектам» в головке
рельсов. Чаще всего эго происходит при высоких
положительных температурах воздуха. Как извест-
но, даже при температуре окружающего воздуха
+30°С температура рельса, а, значит, и температура
у.з. преобразователя может достигать + 40° ... 45°С.
При этом номинальный угол ввода преобразователя а = 70° (угол
оси диаграммы направленности) ощутимо изменяется в сторону
увеличения. В [4] приведены результаты испытаний, по которым
при изменении температуры окружающего воздуха от минус 40"
до плюс 50°С номинальный угол ввода преобразователя а = 70"
изменяется в диапазоне а = 60° — 74°, т.е. иа 14 градусов!
Существенно меняются и значения крайних углов диаграм-
мы направленности ПЭП, что приводит к тому, что вдоль головк! i
Г 44

ИННм^ИНМИ1^В11^И




162
3.1. Поперечные трещины в головке рельсов (дефекгы II группы)
рельса распространяются подповерхностные и поверхностные
волны, четко фиксирующие любые поверхностные нарушения
головки рельса (расслоения, смятия, выкрашивания). Условные
размеры этих дефектов по длине рельса, ввиду рассмотренных
выше особенностей, также значительны (десятки мм). В резуль-
тате оператор может принять ошибочное решение о наличии
опасного дефекта внутри головки рельса2.
В связи с этим при обнаружении сигналов в канале «70°»
особенно важно осуществлять тщательный вторичный кон-
троль дефектного сечения со сканированием ручным преоб-
разователем с боковых поверхностей головки рельса, и толь-
ко после подтверждения наличия внутреннего дефекта следует
принять необходимые меры.
-6
“ "--- - ----- - т
Рис, 3.6. Уточнение размера
поперечной трещины в головке
речъса дефектоскопом АВИКОН-17:
а - вид сканирующего устройства;
б - фото дефекта 26.3; в — ото-
бражение размеров и конфигурации
дефекта на протоколе контроля
2 Это, естественно, приведет к срочному изъятию дефектного рельса из
пути с возможной задержкой движения поездов
163
3. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА РАЗВЕРТКЕ ТИП А В ОТ ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ

Тщательную проверку локального участка рельса с поверх-
ностными повреждениями на предмет нахождения под ним
опасной поперечной трещины можно выполнить с помощью
нового дефектоскопа АВИКОН-17 со специальным сканером
[30]. За счет прозвучивания головки рельса с боковых поверх-
ностей осуществляется достаточно точное определение контура
(площади) поперечной трещины с формированием наглядного
документа (рис. З.б).
3.1.2.	Озвучивание поперечных трещин по
схеме «Змейка»
Схема прозвучивания «Змейка» в съемных дефектоскопных
тележках предназначена в основном для обнаружения дефектов
в рабочей грани головки рельсов.
Рассмотрим процесс формирования сигналов от модели
развитой поперечной трещины кода 21.2 при ее озвучивании
с помощью наезжающего и отъезжающего преобразователей с
углами а = 58°, у = 34°. реализующими эхо-метод контроля.
Как показано выше (см. гл. 1.4.2 и [1]) процесс распростра-
нения сигналов в головке рельса при реализации схемы «Змей-
ка» весьма сложен. Для упрощения принято, что по своим от-
ражающим свойствам развития поперечная трещина близка к
бездефектному торцу головки рельса в зоне болтового стыка,
поэтому процесс формирования сигналов в этих случаях иден-
тичен.
По мере перемещения наезжающего ПЭП (а = 58°, у = 34")
на В-развертке формируется не одна пачка сигналов (как при
использовании ПЭП а = 70°), а группа из трех пачек в следую-
щей последовательности (рис. 3.7):
-	в первом положении преобразователь издалека озвучива-
ет верхнюю кромку трещины лучами, двукратно отраженными
(ш = 2) сначала от нижней, а затем от верхней выкружек рабо-
чей грани головки. Формируется пачка сигналов в «дальней»
зоне (с временными задержками более 80 мкс);
3.1. Поперечные трещины в головке рельсов (дефекты II группы)
2
3
Рис. 3.7. Сигналы от поперечной трещины головки рельса
при контроле схемой «Змейка» (зона регистрации
сигналов в каналах с углами а = 58°, у = 34°
начинается с 20 мкс)
-	в положении 2 озвучивается нижняя часть и кромка тре-
щины однократно отраженными (m = 1) от нижней выкружки
лучами. Формируется вторая пачка сигналов в «средней» зоне
(с временными задержками 45 - 80 мкс);
-	в непосредственной близости к трещине преобразователь
озвучивает ее нижнюю кромку прямыми (без переотражений:
in = 0) лучами, и формируется третья пачка в «ближней» зоне (с
временными задержками менее 40 мкс).
Сигналы отъезжающего ПЭП с углами а = 58°, у = 34° форми-
руются аналогично, но в обратной последовательности.
Приведенные на рис. 3.7 сигналы являются идеализирован-
ными. На практике формирование сигналов в основном проис-
ходит от колец роста поперечной трещины. Амплитуда таких
сигналов, как правило, выше, чем амплитуда сигналов от кро-
мок трещины.
От дефекта в виде поперечной трещины иногда может быть
^фиксирована всего одна пачка сигналов (любая из рассмо-
165
3. ФОРМИРОВАНИЕ СИГИ V.1OB НА РАЗВЕРТКЕ ТИП А В ОТ ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
тренных трех в зависимости от размера и положения трещи-
ны в сечении головки). При этом в зависимости от ориентации
дефекта он лучше или хуже обнаруживается наезжающим или
отъезжающим ПЭП.
При контроле рельсов с поверхностными повреждениями
схемой «Змейка» происходит периодическое срабатывание зву-
кового индикатора (так называемые «шумящие» рельсы). На
А-развертке оператор дефектоскопа может наблюдать много-
численные шумоподобпыс сигналы во временном диапазоне
t ~ 65-80 мкс (в зависимости от степени износа рабочей гра-
ни головки). Закалочные .микротрещины на верхней рабо-
чей выкружке головки, развивающиеся из-за многократных
воздействий колес подвижных составов и недостаточной кон-
тактно-усталостной прочности металла (рис. 3.8 а)3, отражая
ультразвуковые колебания, формируют многочисленные эхо-
сигналы с амплитудами, незначительно превышающими поро-
говый уровень дефектоскопического канала.
Рис. 3.8. Повреждения на боковой рабочей выкружке
головки рельсов: а — сетка контактно-усталостных
микротрещин; б — выкрашивание металла (дефект кода 11)
3 За рубежом аналогичные дефекты получили название дефектов типа
«Head checking»
166


3.1. Поперечные трещины в головке рельсов (дефекты II группы)
Распознавание сигналов от указанных микротрещин па
развертке типа В обычно не является сложной проблемой, по-
скольку их временное положение постоянно по длине рельса
(t —65 — 80 мкс). В результате озвучивания этих дефектов одно-
кратно отраженными лучами на дефектограмме формируется
горизонтальная «шумовая дорожка» сигналов (рис. 3.9).
По мере развития микротрещин на рабочей выкружке голов-
ки возникает расслоение поверхностного слоя металла. Его по-
следующее выкрашивание (рис. 3.8 б) приводит к образованию
дефекта кода 11. Указанный дефект (точнее, угол, образованный
повреждением и рабочей выкружкой головки) озвучивается
преобразователями а = 58°, у = 34° однократно отраженными
(m = 1) от нижней грани ультразвуковыми лучами. При этом на
В-развертке формируются две наклонные пачки сигналов в «на-
езжающем» и «отъезжающем» эхо-каналах. Они отображаются
в тех же временных зонах, что и шумовая дорожка от микротре-
щин верхней выкружки головки рельса (рис. 3.9).
Рис. 3.9. Сигналы от выкрашивания на рабочей выкружке
головки (дефект 11) и от поперечной
трещины (дефект 21) на фоне шумовых дорожек
(ПЭП о. = 58", у = 34", эхо-метод)
167


3. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА РАЗВЕРТКЕ ТИНА В ОТ ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
Неровности, шероховатости проката, коррозия, капли воды
и льда на нижней выкружке рабочей грани головки рельса
способствуют появлению в эхо-каналах «а = 58°, у = 34°» го-
ризонтальных шумовых дорожек с временной задержкой по-
рядка t ~ 40 мкс (рис. 3.9).
Поскольку местоположение указанных отражателей в виде
микротрещин и неровностей на выкружках головки не меняется
по глубине, то при визуальном анализе их можно легко иденти-
фицировать. Однако большое количества мешающих сигналов от
рассмотренных отражателей на В-развертке могут частично или
полностью маскировать сигналы от недопустимых внутренних
дефектов головки рельсов.
120
100
80
60
40

Рис. 3.10. Неуверенная фиксация поперечной трещины
в нерабочей грани головки двукратно отраженными
лучами (схема «Змейка», эхо-метод)
Схема «Змейка», ориентированная в сторону рабочей грани
головки рельса, не позволяет надежно фиксировать поперечные
трещины в нерабочей грани головки. От указанных дефектов эхо-
сигналы могут быть получены только в результате озвучивания
кромки трещины двукратно (многократно) переотраженными лу-
чами (рис. 3.10). При этом временное положение таких сигналов
168
3.1. Поперечные трещины в головке рельсов (дефекты II группы)
составляет, как правило, более 100 мкс и находится за пределами
зоны звуковой индикации дефектоскопа (оператор «нс слышит»
дефект). Кроме того, амплитуда таких эхо-сигналов весьма незна-
чительна и иногда может не превышать пороговый уровень дефек-
тоскопа.
Указанные дефекты могут быть обнаружены при анализе де-
фектограмм в стационарных условиях (рис. 3.10), поскольку ре-
гистрация сигналов обычно производится в более протяженной
временной зоне (в диапазоне 20 - 140 мкс для каналов а = 58°,
у = 34°) и при повышенной (па 6 дБ) чувствительности регистра-
ции. На В-развертке пачки сигналов от дефектов в нерабочей гра-
ни головки отображаются в «дальней» зоне (рис. 3.10).
3.1.3. Озвучивание поперечных трещин по
схеме «РОМБ»
Преобразователи, реализующие схему «РОМБ», одинаково
эффективно контролируют обе грани головки рельса по эхо-ме-
тоду (см. рис. 1.34). При этом на В-развертке сигналы от по-
перечных трещин в рабочей и нерабочей гранях головки ото-
бражаются идентично (как на рис. 3.7 и 3.9).
Для более точной идентификации местоположения по-
перечных трещин в сечении головки (в рабочей или нера-
бочей грани) необходимо раздельное подключение каждой
ньсзопластины преобразователя РП-121-58/58-68 к отдель-
ным приемникам (рис. 1.33 б и 3.11 б). При этом появляется
возможность на В-развертке отображать сигналы от каждого
из пьезоэлсментов разными цветами (реализовано в дефекто-
скопах АВИКОН-14, АВИКОН-15 и в комплексе вагона-де-
фектоскопа АВИКОН-ОЗМ).
Поперечные трещины кодов 24 и 27, развивающиеся на про-
дольной оси рельса от поверхностных повреждений (пробок-
совок или расслоений) головки рельса, как отмечено выше (см.
рис. 1.35) могут быть зафиксированы схемой «РОМБ» по эхо-
геркальному методу (рис. 3.11).
169
3. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА РАЗВЕРТКЕ ТИПА В ОТ ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
При работе по эхо-зеркалыюму методу от поперечной тре-
щины (кодов 24 или 27), развивающейся от поверхности ката-
ния в центральной части головки, на В-развертке по-
являются наклонные пачки сигналов во временной
зоне порядка 90-100 мкс. В этом случае временное
положение сигналов больше, чем от характерных
дефектов кода 21, развивающихся от рабочей вы-
кружки (60 - 80 мкс), т.к. в формировании зеркально
отраженных от поперечной трещины в центральной
части головки сигналов участвуют крайние лучи диаграммы
направленности (ДН) ПЭП. В результате и траектория движе-
ния этих лучей длиннее, чем у тех, которые по принципу эхо-
метода возвращаются от дефектов в рабочей грани головки
рельса (сравните рис. 3.11 а и б).
Деф. 21
Эхо-метод
Дефект 21
(эхо-метод)
Дефект 24, 27
(эхо-зеркальный метод)
100 -
80 -
60 -
40 -
A tp, МКС
Эхо-зеркальный метод
Деф. 24, 27
^пэл> ММ
Рис. 3.11. Траектории распространения уз. лучей
в головке рельса при реализации схемой «РОМБ»
эхо- (а) и эхо-зеркального (б) методов и формирование
на В-развертке сигналов от дефектов (в)
170

ЗЙ »>.-
 • S	г •-
 М   м. 
3.1. Поперечные трещины в головке рельсов (дефекты II группы)
Схема «Змейка» малоэффективна при обнаружении указан-
ных дефектов (кодов 24, 27) в верхней центральной части го-
ловки, а их обнаружению преобразователем а = 70° могут вос-
препятствовать поверхностное повреждение и недостаточная
глубина распространения трещины (лучи «не достают» до ниж-
ней кромки трещины из-за протяженного повреждения поверх-
ности катания головки рельса).
3.1.4. Озвучивание поперечных трещин головки
зеркальным методом
Развитые поперечные трещины с зеркальной (для ультра-
звуковых лучей) поверхностью при их озвучивании с помо-
щью пары преобразователей (излучатель-приемник) с углами
а = 58°, у = 34° формируют сигналы, аналогичные сигналам от
торцов головки рельса в зоне болтового стыка. Па В-развертке
отображается серия наклонных пачек сигналов в результате
многократных отражений от различных граней головки рель-
са и от гладкой поверхности трещины ультразвуковых лучей,
Приемник Излучатель	Излучатель Приемник
20 -I--------------------------------------------------------------
^пэп» ММ
Рис. 3.12. Сигналы от развитой поперечной трещины
головки рельса при контроле с помощью
зеркального метода (ПЭП а = 58°, у — 34°)
• х?	г i	: ’ rflsf ••i-W 2x-:-C H Mt?’« Hr < *<• Г-. • г«2ЧЖ- : E-Tf* ’*—.57. • ,7'  . ? л * HJ-ILmV n>' • '>.♦; 'гщ
>J;	.<•$ i ->ж1! r«$ - &': й 'fe'W - MжГчУ’м ж
3. ФОРМИРОВАНИЕ СИГИ АЛОВ НА РАЗВЕРТКЕ ТИПА В ОТ ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
распространяющихся от излучателя до дефекта и назад к при-
емнику (рис. 3.12).
3.1.5. Возможные сигналы преобразователей
с углом а = 45" от поперечных трещин
в головке рельсов
Для преобразователей с углами а = 45°, у = 0° начало зоны
временной селекции сигналов (начало зоны регистрации) вы-
брано так, чтобы фиксировать сигналы не только от дефектов
в шейке и подошве, но и в головке рельса (в проекции шейки).
Например, в дефектоскопах АВИКОН регистрация сигналов в
каналах а = 41-49 (42)° производится, начиная с 10 мкс (с глуби-
ны 11 мм). Преобразователь а =45°, как и ПЭП а = 70°, способен
зафиксировать дефекты в центральной части головки (кодов 20,
24, 26, 27), а также развитые поперечные трещины в боковых
гранях головки рельсов (кода 21), кромки которых заходят в
проекцию шейки.
Рис. 3.13. Возможные сигналы от нижней кромки
поперечной трещины головки (ПЭП а = 45", у = 0°)
172
3.1.	Поперечные трещины в головке рельсов (дефекты II группы)
-~^4 bX.lZ*. • . —'>>Л*£аЗэд£м»*>>*«я<вХ4^£££« * »»»~411Х^. Ди' 1»**Ц	И :>-!4£^^Л#*А*<Л*^вСяМЖ^л'^£«>5ЙМХ^З»Л^<1ЛЗвЫмЗжКМт? — »♦»
имишшшшшьцц, tscazrcawe/лвепадш шу г.«1ддиыьи«жи гш17ддзгсюг2спьц/тгг1.т^ вгт*: л г: ••::;••; > /z ;on^3rs5ii2Mizirxx7.iLTz?TV.’: ^.ггг; •_ гтт к-t» nxw z;™ к snniawim^
В результате озвучивания прямыми (т=0) лучами нижней
и боковой кромок развитой поперечной трещины в головке на
В-развсртке формируются наклонные пачки сигналов от наезжаю-
щего и отъезжающего ПЭП а = 45° (рис. 3.13).
3.1.6.	Возможные сигналы прямого (а = 0") преобразова-
теля от поперечных трещин в головке рельсов
От поперечной трещины в головке имеет место кратковре-
менное (поскольку трещина поперечная) ослабление амплиту-
ды донных сигналов и прерывание линии донных сигналов в
гех случаях, если дефект развивается:
- в центральной части головки (дефекты 20, 24, 26, 27);
-	в рабочей грани головки, имеет значительный размер и за-
ходит в проекцию шейки;
-	под наклоном к поверхности катания;
-	иод поверхностным повреждением (в этом случае донный
сигнал пропадает именно из-за поверхностного расслоения).
Рис. 3.14. Сигналы от развитых поперечных трещин
в головке рельсов: а — трещина в рабочей грани головки
без поверхностного повреждения; б — трещина
под поверхностным расслоением
173
3. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА РАЗВЕРТКЕ ТИПА В ОТ ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
На В-развертке линия донного сигнала пре-
рывается, если амплитуда донного сигнала над
дефектом уменьшится более чем в 5 раз (на 14 дБ)
по сравнению с его амплитудой на бездефектном
участке рельса. Для того, чтобы зафиксировать
незначительное ослабление донных сигналов над
поперечной трещиной головки, целесообразно
включить режим просмотра амплитудной огиба-
ющей донных сигналов (рис. 3.14 а) в программе отображения
дефектограмм приборов АВИКОН [31 ].
Часто прерывание линии донных сигналов над дефектным
участком вызвано наличием поверхностного повреждения, а
не внутренней поперечной трещиной головки (рис. 3.14 б).
3.1.7.	Обнаружение дефектов магнитным методом
К числу выявляемых магнитным каналом дефектов отно-
сятся повреждения головки рельсов, а именно - дефекты пер-
вой, второй и третьей групп по [29].
Магнитодинамический метод контроля (см. стр. 24 - 33 кн. I
[2]) основан на образовании в зоне дефекта резко выраженной
неоднородности магнитного поля при намагничивании контро-
лируемого участка рельса приложенным магнитным полем [8].
Для намагничивания рельсов в новых вагонах-дефектоскопах
используют электромагниты, размещенные на осях колесных
пар индукторной (дефектоскопической) тележки, при этом в
качестве полюсов используются колеса тележки. Изменение
магнитного поля фиксирует датчик (катушка индуктивности),
скользящий по поверхности рельса.
Магнитный канал эффективно обнаруживает поперечные
трещины головки рельса, вышедшие на внешнюю поверхность,
а также внутренние трещины, если их кромки залегают на глу-
бине до 4-6 мм от поверхности катания. При корректной реали-
зации метода и качественной настройке аппаратуры магнитный
канал способен выявлять дефекты глубиной до 8 мм [32].
174
3.1. Поперечные трещины в головке рельсов (дефекты II группы)
На рис. 3.15-3.16 показаны типичные формы импульсов от
поперечных трещин в головке. Как видно, амплитуда и форма
импульсов зависят от размеров дефекта. Кроме того, на ампли-
туду импульсов влияет и глубина залегания дефектов под по-
верхностью катания.
Рис. 3.15. Зависимость амплитуды и формы импульсов
от площади поперечной трещины [8]
Рис. 3.16. Магнитограммы от реальных поперечных
трещин головки рельсов:
а — дефект 21 значительного развития;
б — положительно-отрицательный сигнал от дефекта
небольшого развития, взятого в накладки (код 21.2Н)
3. ФОРМИРОВАНИЕ СИГИ АЛОВ НА РАЗВЕРТКЕ ТИПА В ОТ ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
Появление (первого) положительного импульса от попереч-
ной трещины в головке вызвано обтеканием магнитным пото-
ком зоны пониженной магнитной проницаемости (дефекта) и
прохождением магнитного потока по воздуху.
На представленных рисунках протяженность импульсов от
поперечных трещин в головке весьма незначительна (узкий им-
пульс). Именно короткая длительность импульса отличает по-
перечные трещины от продольных дефектов головки кодов 301
и ЗОВ, а также от поверхностных повреждений головки, от ко-
торых формируются импульсы существенно большей длитель-
ности, но меньшей амплитуды.
На рис. 3.17 приведены сигналы от поперечной трещины в
головке рельса на разных стадиях развития: на стадии зарожде-
ния, когда верхний край трещины находится на глубине d = 8 мм
Рис. 3.17. Сигналы от поперечной трещины в головке
рельса на разных стадиях развития: а —за три месяца до
излома (верхний край трещины на глубине 8 мм
от поверхности катания): б - поперечный излом рельса
176
3.1, Поперечные трещины в головке рельсов (дефекты II группы)
от поверхности катания, и на стадии излома рельса, когда после
грех месяцев эксплуатации дефект вышел на поверхность ка-
тания (d = 0). Видно, что амплитуда сигнала в магнитном кана-
ле, по сравнению с начальным значением, мало различимым иа
фоне сопутствующих скоростному контролю шумов, возросла
многократно и четко выделяется при анализе сигналов.
До недавнего времени дефекты головки в сварных стыках
рельсов кодов 26.3 и 26.4 не обнаруживались магнитным кана-
лом вагонов-дефектоскопов, даже если края трещин подходили
к поверхности катания ближе, чем на 4 мм. Это было связано
с низкой разрешающей способностью системы регистрации
на бумажную ленту. При компьютерной регистрации сигналов
магнитного канала все дефекты, края которых залегают на глу-
бине до 6-8 мм, должны быть обнаружены за счет изменения
амплитуды и формы импульса от дефектного сечения. Ампли-
туда импульса от дефектной сварки должна быть заметно выше,
чем у соседних импульсов от бездефектных сварок.
Очевидно, что при развитии поперечной трещины под по-
верхностным повреждением амплитуда импульса от нее долж-
на превышать амплитуду импульсов от незначи-
тельных поверхностных дефектов.
При низких и крайне низких температурах
воздуха (минус 30°С и ниже) магнитодинамиче-
ский канал мобильных средств дефектоскопии,
как правило, оказывается единственной систе-
мой, своевременно обнаруживающей дефекты
рельсов критических размеров [32].
3.1.8.	Примеры реальных сигналов
от поперечных трещин в головке рельсов
На рис. 3.18 представлен фрагмент дефектограммы дефек-
тоскопа АВИКОН-11 с сигналами от поперечной трещины по
коду 21.2 в рабочей грани головки рельса. Поскольку трещина
имеет зеркальную поверхность, наиболее ярко она зафиксиро-
вана зеркальным методом контроля (поз. 3 на рис. 3.18). От де-
177
3. ФОРМИРОВАНИЕ СИГН АЛОВ НА РАЗВЕРТКЕ ТИПА В О Г ДЕФЕКТОВ It ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
Рис. 3.18. Сигналы от поперечной трещины головки
рельса кода 21.2: а — фрагмент дефектограммы
АВИКОН-11. б —общий вид дефекта; в — рисунки,
поясняющие формирование сигналов (поз. 1, 2 и 3)
фекта получены три пачки сигналов (как от торца головки рель-
са в зоне болтового стыка). Дополнительно присутствуют пачки
сигналов от преобразователей а = 58", у = 34° (поз. 1, временное
положение пачки t = 72 — 95 мкс) и а = 70° (поз. 2, 11д = 12-19
мм), реализующих эхо-метод.
Как видно на рис. 3.19, вид пачек сигналов наклонных ПЗ I
с углами а = 58°, у = 34° от поперечной трещины значительно-
го развития аналогичен сигналам от торцов головки рельсов в
зоне болтового стыка. Отсутствие сигналов от наезжающего
преобразователя с углом а = 70° (на второй дорожке сверху), по-
видимому, связано с тем, что наклонные лучи отражаются oi
178
3.1.	Поперечные трещины в головке рельсов (дефекты II группы)
зеркальной поверхности трещины и не возвращаются назад в
ПЭП (преобразователь 70° более эффективно выявляет попереч-
ные трещины, развивающиеся под небольшим наклоном).
Рис. 3.19. Сигналы (слева от болтового стыка)
дефектоскопа АВИКОН-11
от развитого дефекта кода 21
Как правило, поперечные трещины по коду 21 зарождаются
от контактно-усталостных микротрещин (рис. 3. а) на верхней
рабочей выкружке головки рельса. Примеры таких дефектов
представлены на рис. 3.20 - 3.21.
Рис. 3.20. Сигналы от поперечных трещин кода 21
на фоне шумовых дорожек от сетки микротрещин
(дефектограммы дефектоскопа АВИКОН-ОГ)
179
X ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА РАЗВЕРТКЕ ТИП А В ОТ ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
Рис. 3.21. Фрагмент
дефсктограммы
АВИКОН-11
с сигналами от
дефекта 21.2
В связи с этим при расшифровке дефекто-
*3** грамм следует особенно внимательно проверять
участки так называемых «шумящих рельсов»,
поскольку мешающие сигналы от микротрещин
могут маскировать опасный дефект. При нали-
чии даже небольшой пачки сигналов в зеркаль-
ных каналах дефектоскопа АВИКОН (например,
такой, как пачка на рис. 3.21 на второй дорожке сверху), наряду
с сигналами в эхо-каналах, следует немедленно выдать сечение
на вторичный контроль.
На рис. 3.22 приведены дефсктограммы совмещенного ва-
гона-дефектоскопа с комплексом АВИКОН-ОЗМ с сигналами
от моделей поперечных трещин кодов 24 и 27 в виде пропилов
с поверхности катания (здесь и далее представленные сигналы
от моделей дефектов получены при контроле испытательного
участка пути Северо-Кавказской железной дороги, ст. Перво-
майская). Сигналы от дефектов присутствуют во всех ультразву-
ковых каналах контроля головки, а на магнитограммах отобра-
жаются положительно-отрицательные импульсы значительной
амплитуды (на рис. 3.22 а импульс от пропила выделен на фоне
сигнала от пробуксовки небольшой амплитуды).
На рис. 3.23 представлены примеры сигналов от дефектов
головки кодов 26.3 (а) и 26.4 (б) в зоне сварных стыков. Следу-
ет отметить, что в зоне бездефектной элсктроконтактной сварки
180
3.1. Поперечные трещины в головке рельсов (дефекты II группы)
Рис. 3.22. Сигналы СВД-АВИКОН-ОЗМ
от моделей дефектов 24, 2 7:
а - поперечный пропил глубиной 8 мм но центру пробук-
совки; б — пропил глубиной 17 мм с поверхности головки;
в - фото реального дефекта 24, вызвавшего излом рельса
должен фиксироваться только характерный импульс в магнит-
ном канале (сигналы в ультразвуковых каналах дефектоскопа
должны отсутствовать). В зоне алюминотермитных сварных
стыков возможно присутствие эхо-сигналов от неочищенного
грата на подголовочной грани, на поверхностях шейки и подо-
швы рельсов. Поскольку в России принята технология усиления
сварок с помощью накладок, то, естественно, на дефектограмме
фиксируются сигналы от болтовых отверстий4.
При наличии каких-либо дополнительных (аномальных)
сигналов в зоне сварных стыков рельсов следует немедленно
выдать сечение на вторичный контроль.
1 По действующей технологии [33] наличие первых болтовых
отверстий вблизи стыка не допускается
181
3. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ИЛ РАЗВЕРТКЕ ТИПА В ОI ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
4)
Рис. 3.23. Сигналы от трещин в головке в зоне сварных
стыков: а — электроконтактной сварки (дефект 26.3);
б — алюминотермитной сварки в накладках (дефект 26.4)
Изломы рельсов от поперечных трещин головки, как правило,
фиксируются всеми ультразвуковыми и магнитными каналами.
В целом, характер сигналов от гладкого вертикального изло-
ма рельса аналогичен сигналам от торцов рельсов в зоне болто-
вого стыка за исключением пачек от болтовых отверстий (исклю-
чение - поперечные трещины 21.2Н. установленные в накладки,
как на рис. 3.24). На дсфектограмме фиксируются пачки сигна-
лов значительных размеров от угловых отражателей в головке
и от нижнего угла, образованного изломом и подошвой рельса.
Дополнительно могут быть получены сигналы от неровностей,
острых кромок и изгибов поверхности излома. На магнитограм-
ме фиксируется мощный положительно-отрицательный импульс
с размахом на всю зону регистрации (рис. 3.24).
Весьма опасны вертикальные изломы в зоне алюмипотер-
митных сварных стыков, имеющих болтовые отверстия и
взятых в накладки, так как в этом случае сигналы могут быть
ошибочно идентифицированы как обычный болтовой стык.
Для исключения таких грубых ошибок у расшифровщика де-
3.2. Продольные трещины в головке рельсов (дефекты III группы)
Рис. 3.24. Сигналы от излома рельса из-за поперечной
трещины головки, взятой в накладки (код дефекта 21.2Н)
фектограмм должна иметься соответствующая
ведомость алюминотермитных сварных стыков.
Во всех вагонах-дефектоскопах с аппаратурой
ЛВИКОН-ОЗ(М) предусмотрена возможность
уточнения происхождения сигналов на дефекто-
граммах просмотром синхронно зарегистриро-
ванных (с разных ракурсов) видеоизображений
анализируемого сечения рельсового пути.
3.2.	Продольные трещины в головке рельсов
(дефекты III группы)
Горизонтальные расслоения головки рельсов по коду ЗОГ
(рис.3.25), наряду с контактно-усталостными поперечными тре-
щинами головки, являются наиболее распространенными де-
183
3. ФОРМИРОВАНИЕ CIII НАЛОВ НА РАЗВЕРТКЕ ТИПА В ОТ. 1ЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
фектами рельсов. По статистике ОАО «РЖД» в 2011 г. дефекты
кода 21 составляли более 32% от общего количества обнаружен-
ных ОДР, а дефекты ЗОГ - около 22%.
Согласно классификации дефектов рельсов [28, 29] горизон-
тальные расслоения головки ЗОГ - это заводские дефекты, вы-
званные наличием загрязнения стали в виде крупных скоплении
неметаллических включений, вытянутых вдоль прокатки, и залега-
ющие на глубине более 8 мм от поверхности катания (рис. 3.25 а).
Однако в последние годы на дорогах появилось большое
количество дефектов эксплуатационного (усталостного) харак-
тера в виде горизонтальных расслоений, развивающихся со сто-
роны рабочей выкружки головки рельсов на глубину 5—15 мм
(рис. 3.25 б).
а)
Рис. 3.25. Горизонтальные расслоения головки рельсов
(код дефектов ЗОГ. 1-2): а — трещина выходит за середину
шейки; б - трещина развилась от рабочей выкружки и
полностью перекрыла проекцию шейки
о)
Неожиданно большое количество ОДР кода ЗОГ, по-
видимому, объясняется еще и тем, что после нескольких кру-
шений из-за изломов рельсов по дефектам, ко-
торые не были обнаружены дефектоскопными
средствами, на дороги поступило телеграфное
указание ОАО «РЖД», согласно которому по-
верхностные расслоения (глубиной менее 8 мм
как на рис. 3.26) протяженностью более 70 мм
следует относить к ОДР ЗОГ (по п. 1.6.4. Приказа
184
3.2. Продольные трещины в головке рельсов (дефекты III группы)
№ 4Ц от 04.02.2002 г. «...при отсутствии поперечной трещины и
условной протяженности горизонтального подповерхностного
расслоения более 70 мм дефекту присваивать код ЗОГ и изымать
его из пути»).
Рис. 3.26. Варианты
подповерхностных
расслоении головки рельса
Вертикальные расслоения в головке рельса (дефекты кода
ЗОВ) встречаются весьма редко, в основном - в кривых на вну-
тренней нитке (рис. 3.27).
Рис.3.27. Вертикальные расслоения головки рельсов (кода ЗОВ)
185
3. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА РАЗВЕРТКЕ ТИПА В ОТ ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
3.2.1.	Обнаружение расслоений в головке
прямым (а - 0°) преобразователем
Рис. 3.28. Сигналы прямого ПЭП от дефектов кода ЗОГ
и ЗОВ: а. б. и в — горизонтальные трещины на разных
глубинах; г — вертикальная трещина
На рис. 3.29 представлен фрагмент дефсктограммы вагона-
дефектоскопа с характерными сигналами от горизонтального
расслоения головки типа ЗОГ, зафиксированного прямым ПЭП.
h,. [мм] ~ 3»At [мкс] ~ 3» tv [мкс] / (п-1),	(3.1)
ч	—1
где At - временной интервал между соседними
горизонтальными пачками в мкс; tv - суммарный
временной интервал между первой (n = 1) и по-
следней (n-ной) пачкой сигналов в серии, п - ко-
личество горизонтальных пачек (множитель «3» -
для перевода значения временного интервала в мкс
в глубину залегания дефекта в мм).
186

3.2.	Продольные трещины в головке рельсов (дефекты III группы)
Протяженность L
дсф
горизонтального или вертикального
расслоения рельсов можно оценить по длительности пропада-
ния линии донных сигналов (рис. 3.28).
Рис. 3.29. Сигналы от дефекта ЗОГ и измерение
его глубины залегания на развертках тина А и В
При перемещении прямого ПЭП над вертикальным рас-
слоением головки (дефектом ЗОВ), расположенным в пределах
i5 мм от продольной оси рельса (как иа рис. 3.28 г), наблюда-
ются ослабление амплитуды д.с. и прерывание линии донного
сигнала иа В-развертке, а также возможно появление эхо-сигна-
иов незначительной амплитуды от верхней кромки трещины. Во
многих практических случаях амплитуда сигналов, отражаю-
щихся от краев вертикальных трещин, не превышает пороговый
уровень и на развертке типа В наблюдаются только пропадания
юиных сигналов. Очевидно, что только по этому признаку за-
фиксировать дефект кода ЗОВ весьма затруднительно.
Необходимо также отметить, что реализованные в отече-
С1 венных дефектоскопах схемы прозвучивания не позволяют
надежно обнаруживать вертикальные расслоения в боковых ча-
стях головки рельсов.
187
3. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА РАЗВЕРТКЕ ТИПА В ОТ ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
3.2.2.	Возможные сигналы от расслоений в головке
рельсов, принятые наклонными преобразователями
При озвучивании горизонтальных трещин наклонными пре-
образователями. реализующими эхо-метод контроля, сигналы
преимущественно образуются за счет диффузных отражений уль-
тразвуковых лучей от кромок трещины. Как правило, амплитуда
этих сигналов значительно меньше, чем при озвучивании попе-
речных трещин (едва превышает пороговый уровень). Наклон-
ные лучи, падающие на плоскость горизонтальной трещины, зер-
кально отражаются от нее и не возвращаются обратно в сторону
ПЭП (луч серого цвета, показанный пунктиром на рис. 3.30).
При перемещении над горизонтальным или вертикальным
расслоением головки наклонных ПЭП с углами а = 58°, у = 34“
на В-развертке формируются параллельные пачки сигналов
от кромок дефектов, озвученные прямыми (т=0), однократ-
но- (т=1), редко - двукратно (т=2) отраженными лучами
(рис. 3.30 и 3.31). Реальную протяженность дефекта L также
можно оценить как расстояние между параллельными пачка-
ми, полученными при озвучивании кромок дефекта одним и
Рис. 3.30. Эхо-сигналы от кромок горизонтального расслоения
головки рельса (ПЭП о. = 58", у = 34", эхо-метод)
3.2. Продольные трещины в головке рельсов (дефекты III группы)
тем же лучом (например, как на рис. 3.30). При значительной
протяженности расслоения, как правило, наезжающий преоб-
разователь озвучивает переднюю кромку трещины, а отъезжа-
ющий — заднюю кромку.
На практике амплитуда сигналов, принятых от кромок рас-
слоения, может быть настолько незначительна, что они не пре-
вышают пороговый уровень и не отображаются на В-развертке
при номинальной чувствительности (но могут отображаться на
дсфектограмме на амплитудном уровне «минус 6 дБ»),
При расположении указанных дефектов в центральной ча-
сти головки, возможно, они будут зафиксированы также и на-
клонными ПЭП с углами а = 70° и 45°.
Рис. 3.31. Возможные сигналы от вертикального
расслоения головки ЗОВ
3.2.3.	Примеры реальных сигналов
от дефектов кода ЗОГ
На рис. 3.32 представлены фрагменты дефектограмм
ЛВИКОН-01 с характерными сигналами (в виде параллель-
ных линий) от горизонтальных трещин в головке типа 301’, за-
фиксированных, в основном, только прямыми ПЭП. Сигналы в
189
3. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА РАЗВЕРТКЕ ТИПА В ОТ ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
h = 15 мм
Ьд = 33 мм
h = 24 мм
д
L, = 70 мм
Л
hri = 27 мм
Ьд = 310 мм
h.( = 30 мм
Ьд = 155 мм
Рис. 3.32. Примеры типичных сигналов от горизонтальных
трещин головки кода ЗОГ (дефектограммы АВИКОН-01)
наклонных каналах контроля головки (а=58°, у=34°) практически
отсутствуют. Это указывает на то, что трещины, по-видимому,
располагаются в зоне проекции шейки.
От горизонтальных расслоений на небольшой глубине за-
легания (менее 7-8 мм) характерны многократные переотра-
жения ультразвуковых колебаний в тонком слое металла (рис.
3.33). При этом как от прямого, так и от наклонных ПЭП на
В-развертке формируются не четкие горизонтальные и наклон-
ные пачки сигналов, а хаотические скопления сигналов, вызван-
ные отражениями в тонком слое. Отображаемые на индикаторах
дефектоскопа и на дефектограммах значения глубины залегания
указанных расслоений, как правило, существенно больше, чем
фактически. В результате возможна перебраковка рельсов с нео-
пасными повреждениями. Протяженность поверхностного рас-
слоения следует оценивать по длительности пропадания линии
донных сигналов L .
190
3.2. Продольные трещины в головке рельсов (дефекты III группы)
.	< < — . ‘ • t * л •. ’- • - . « £ • ► -* е ? I i	.♦ « 7 ь. * >' * 1 4 ' — i	' « 1 « ь • 4 •	. и. 1 i 1 .. л	Ь «	. * 1 л . • * *	I • л * *.^1,..^ . t	J л.	.	_ . .	.х_ К .	_ * 1 * в •
Рис. 3.33. Хаотичные эхо-сигналы АВИКОН-01 от
неглубоких горизонтальных расслоений головки рельсов
3.2.4.	Обнаружение расслоений в головке
в зоне болтовых стыков
Весьма часто продольные расслоения головки рельсов раз-
виваются от торцов рельсов в зоне болтовых стыков (дефекты
ЗОГ.1 и 30B.I). На дефектограмме кроме типовых пачек сиг-
налов от конструктивных отражателей рельсов (болтовых от-
верстий и торцов) присутствуют дополнительные («лишние»)
пачки сигналов от наклонных ПЭП. Наблюдается протяженное
пропадание линии донного сигнала в зоне стыкового зазора
(ширина зазора плюс протяженность трещины), и формируется
серия горизонтальных пачек сигналов (рис. 3.34, 3.35). Допол-
нительным признаком наличия дефекта в зоне болтового стыка
является частичное или полное отсутствие сигналов от торцов
рельсов и от болтовых отверстий (дефекты препятствуют их
полноценному озвучиванию).
191
3. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ НА РАЗВЕРТКЕ ТИНА В ОТ ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
11д = 27 мм
h= 21 мм
Рис. 3.35. Горизонтальная трещина типа 30Г.1 глубиной
21 мм и протяженностью 70 мм над вторым болтовым
отверстием слева от стыка: а - сигналы на
дефсктограммс СВД «АВИКОН-ОЗМ»; б - фото дефекта
Рис. 3.34. Сигналы от горизонтальных трещин 30Г.1
(дефсктограммы А ВИКОН-01)
192
3.2. Продольные трещины в головке рельсов (дефекты III группы)
На рис. 3.35 отсутствие сигналов наклонных ПЭП от тре-
щины, по-видимому, связано с отражением ультразвуковых ко-
лебаний от горизонтальной (зеркальной) поверхности дефекта
и отсутствием эхо-сигналов.
3.2.5.	Реакция магнитного канала
на продольные расслоения в головке рельсов
В целом, для продольных (горизонтальных и
вертикальных) расслоений головки в магнитном 'V-.*
канале характерно формирование импульса за-
метно большей протяженностью, но с меньшей
амплитудой, чем от поперечных трещин (сравните
рис. 3.15 и 3.16 с рис. 3.36 и 3.37). Также характер-
но формирование импульсов с несколькими мак-
симумами (рис. 3.37).
Г Я
1Й
Рис. 3.36. Сигналы вагона-дефектоскопа с аппаратурой
АВИКОН-ОЗМ от моделей дефектов:
а - от горизонтального пропила типа ЗОГ с нерабочей
грани головки на глубине 11-16 мм; б - от вертикального
пропила с поверхности катания типа ЗОВ глубиной 22 мм
193
3. ФОРМЙ РОВАН HE СИГНАЛОВ НА РАЗВЕРТКЕ ТИ П А В О Г ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ

Рис. 3.37. Сигналы от горизонтальной трещины ЗОГпро-
тяжённостью 80 мм и глубиной 10 мм, зафиксированные
разными вагонами-дефектоскопами с комплексом
АВИКОН-ОЗ с временным интервалом 25 дней:
а — фото долома; б — дефектограмма вагона-дефекто-
скопа № 480 (1997 г. выпуска);
в — дефектограмма вагона № 494 (2011 г. выпуска)

Так как скорость развития продольных расслоений неболь-
шая, то при последовательном проезде над дефектом однотип-
ных дефектоскопных средств наблюдается высокая повторяе-
мость сигналов магнитного канала [32]. На рис. 3.37 показаны
две магнитограммы одного и того же дефекта кода ЗОГ, полу-
ченные с интервалом 25 дней.
3.2.6.	Обнаружение дефектов кода 38.1 в зоне
приварки рельсовых соединителей
Горизонтальные или поперечные трещины головки, разви-
вающиеся в зоне болтовых стыков в месте приварки рельсовых
соединителей (код дефекта 38.1), отображаются на В-развертке
аналогично дефектам кодов ЗОГ.1 или 21.1 (рис. 3.38).
194
3.2. Продольные грещилы в головке рельсов (дефекты III группы)
Рис. 3.38. Поперечные трещины по коду 38.1 от приварных
рельсовых соединителей в непосредственной близости к тор-
цам (сигналы от дефектов обведены овалами): а и б — сигналы
дефектоскопа АВИКОН-11 от излома рельса по дефекту 38.1
(а - дефектограмма без сведения, б- со сведением);
в — фото указанного излома; г — сигналы от дефекта в эхо- и
зеркальных каналах (ПЭП и. = 58°)
и в магнитном канале СВД АВИКОН-ОЗМ
Вследствие близости сигналов от дефекта
кода 38.1 к мощным сигналам от торца рельса ви-
тальный анализ и их выделение требуют боль-
шой внимательности (полезно проанализировать
3. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ИЛ РАЗВЕРТКЕ ТИП \ В ОТ ДЕФЕКТОВ В ГОЛОВКЕ РЕЛЬСОВ
сигналы на В-развертке в разных режимах: без сведения и со
сведением).
Как видно из приведенных примеров, комплексный анализ
сигналов, зафиксированных ультразвуковыми и магнитными
каналами, позволяет достаточно уверенно выявлять дефекты
головки рельсов даже в сложных условиях (вблизи конструк-
тивных отражателей, на фоне шумов и т.п.).
196
ФОРМИРОВАНИЕ
СИГНАЛОВ
ОТ ДЕФЕКТОВ
В ШЕЙКЕ
И В ПОДОШВЕ
РЕЛЬСОВ
4.1.	Обнаружение трещин от болтовых
отверстий (код дефектов 53.1)
Основными причинами возникновения трещин от стенок
болтовых отверстий (рис. 4.1) являются [28]: неудовлетвори-
тельное содержание болтовых стыков (растянутые или «слепые»
зазоры, слабая затяжка болтов, ступеньки и просадки в стыках)
и связанные с ними высокие динамические воздействия (удары)
колес в стыках. Концентрация напряжений на острых кромках
Рис. 4.1. Пример радиальной
трещины кода 53.1
от первого отверстия в зоне
болтового стыка
(отверстие с неснятыми
фасками)
197
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕЙКЕ И В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
болтовых отверстий вследствие отсутствия фасок или их нека-
чественного выполнения, нарушения технологий сверления и
механической обработки болтовых отверстий также являются
возможными причинами появления радиальных трещин.
Как правило, трещины от стенок болтовых отверстий разви-
ваются наклонно под углами 40° - 45° к горизонтали. Их ориен-
тация может быть как в сторону головки (вправо или влево), так
и в сторону подошвы рельса. Естественно, их обнаружение наи-
более эффективно можно осуществить при вводе ультразвуко-
вых колебаний под углами, близкими к углу а = 45°. На практике
для обнаружения названных дефектов в дефектоскопах разных
производителей используют наклонные преобразователи с угла-
ми ввода а = 38°, 42°, 41749° или 45° (далее для упрощения ана-
лиза процесса формирования сигналов рассмотрим озвучивание
дефектов под углом а = 45°).
Для обнаружения разноориентироваипых трещин применя-
ют наезжающие и отъезжающие преобразователи. Например,
трещины с ориентацией, показанной на рис. 4.2, фиксируются
наезжающим ПЭП о. = 45° (лучи падают на плоскость трещины
слева), а дефекты с ориентацией как иа рис. 4.3 - отъезжающим
ПЭП (озвучиваются справа).
Способность выявления рассмотренными преобразователя-
ми радиальных трещин весьма малых размеров (протяженно-
стью от 4 - 5 мм) объясняется тем, что проявляется так называе-
мый эффект «уголкового отражателя». При этом большая часть
эхо-сигналов формируется за счет отражений от угла, образован-
ного основанием трещины и стенкой болтового отверстия.
4.1.1.	Озвучивание дефектов кода 53.1
и акл он и ым и преобразоват елям и
По мере перемещения наезжающего преобразователя с
углом а = 45° над болтовым отверстием с трещиной, развиваю-
щейся вверх и вправо (слева на рис. 4.2 а), сначала озвучивается
стенка болтового отверстия, а затем - уголковый отражатель,
образованный плоскостью трещины и стенкой отверстия (по-
следовательность формирования амплитудных огибающих эхо-
198
4.1. Обнаружение грешин от болтовых отверстий (код дефекта 53.1)
импульсов показана стрелками и цифрами иа рис. 4.2 в). Ампли-
туда сигналов, полученных от отражающей поверхности стенки
отверстия, плавно растет, достигает максимума, а затем, по мере
перемещения ПЭП, так же плавно уменьшается. Затем преоб-
разователь начинает озвучивать основание трещины.
Амплитуда эхо-сигналов от уголкового отражателя
практически сразу же достигает своего максимума,
а затем плавно уменьшается. Таким образом, макси- Г
мумы импульсов от отверстия и от трещины наблю- [____т[I
даются на экране дефектоскопа (рис. 4.2 в) не одно- МШ
временно, а фиксируются последовательно, в разные

Рис. 4.2. Формирование сигналов от стенок болтовых отверстий
и радиальных трещин при озвучивании их наезжающим ультра-
звуковым преобразователем (ПЭП с углом а = 45"): а - схема
озвучивания дефектов; б — сигналы на В-развертке; в — цифрами
«1» и «2» показана последовательность формирования амплитуд-
ных огибающих эхо-сигналов от трещин и от отверстий
199
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕНКЕ И В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
моменты времени. От дефекта слева на рис. 4.2 а в первую оче-
редь фиксируется максимум сигналов от стенки отверстия, а за-
тем - от трещины.
На В-развертке (рис. 4.2 б) при озвучивании указанного
дефекта (слева на рис. 4.2 а) сначала начинает формироваться
(слева направо) наклонная пачка сигналов от стенки болтового
отверстия, а затем, параллельно ей и выше (дальше от линии
зондирующих импульсов) - вторая пачка от уголкового отра-
жателя (трещины). Временной интервал At между двумя па-
раллельными пачками пропорционален разнице между длиной
отрезков г (расстояние от ПЭП до стенки отверстия) и г (рас-
стояние до дефекта - уголкового отражателя) и. как правило,
лежит в диапазоне At = 4-Н8 мкс1.
При озвучивании трещины, развивающейся от отверстия вниз
и влево (справа на рис. 4.2), сначала ио ходу движения наезжающе-
го ПЭП формируется пачка сигналов от дефекта, а затем, ниже нес
(ближе к линии ЗИ) - пачка от стенки болтового отверстия.
Отъезжающий ПЭП указанные дефекты не фиксирует и оз-
вучивает лишь стенки болтовых отверстий.
Наклонные трещины от болтовых отверстий, ориентиро-
ванные как на рис. 4.3, озвучивает (с правой стороны) отъезжа-
ющий ПЭП-с углом а = 45°.
Трещину, развивающуюся вертикально вверх (рис. 4.4), спо-
собны зафиксировать и наезжающий, и отъезжающий ПЭП с
углами а = 45е. однако временной интервал At между сигналами
от стенки отверстия и от дефекта составляет минимальную ве-
личину (около 2-4 мкс, что соизмеримо с длительностью зон-
дирующего импульса). При этом две пачки сигналов (от отвер-
стия и от уголкового отражателя) практически сливаются друг с
другом, из-за чего такие дефекты при анализе оператором могут
быть пропущены. Сдвоенные пачки (от дефектного отверстия)
1 Измерение на В-развертке временного интервала At между двумя
пачками производится по вертикальной оси в одном положении ПЭП,
при котором одновременно присутствуют два эхо-сигнала (от отверстия
и от дефекта - см. рис. 4.2 и 4.3)

4.1. Обнаружение трещин or болтовых отверстий (код дефекта 53.1)
б)
в)
Рис. 4.3. Сигналы от болтовых отверстий с трещинами
(а) при их озвучивании: б — ПЭП а = 45"; в — ПЭП а = О"
выглядят заметно длиннее и ярче пачек сигналов от соседних без-
дефектных отверстий, что и информирует о возможном дефекте.
Если трещина начала развиваться вертикально вниз от от-
верстия (что бывает весьма редко), то для ультразвуковых коле-
баний она находится в тени отверстия и в общем случае может
быть не обнаружена (такая трещина может быть зафиксирована
наклонными ПЭП только при се достаточном развитии в сторо-
ну подошвы).
Таким образом, для эхо-сигналов от дефект-
ных болтовых отверстий справедливо следую-
щее правило: при любой ориентации трещины
сигнал от нее (от уголкового отражателя) по
временному положению всегда располагается
дальше от зондирующего импульса, чем сиг-
нал от стенки болтового отверстия.
201

4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГИ ХЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕНКЕ II В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
б).
Рис. 4.4. Сигналы от болтовых отверстий с вертикаль-
ными трещинами (а) при их озвучивании:
б - ПЭП а = 45 °; в - ПЭП а = 0°
4.1.2.	Озвучивание дефектов кода 53.1
прямым (а = 0“) преобразователем
Преобразователь с углом ввода о = 0° более эффективно вы-
являет горизонтальные трещины болтовых отверстий (рис. 4.5),
чем наклонные трещины, поскольку эхо-сигналы фиксируются
не только от уголкового отражателя, но и от плоскости самой
трещины. При этом над дугообразной пачкой сигналов от верх-
ней стенки отверстия формируется вторая пачка - от трещины.
Так же как при наклонном вводе ультразвуковых колебаний,
при озвучивании дефектных отверстий прямым ПЭП сигналы
от трещины по временному положению находятся дальше oi
зондирующих импульсов, чем сигналы от стенки отверстия.
202

J <
4.1. Обнаружение трш пип от болтовых отвсрс гни (код дефекта 53.1)
ЯП
Естественно, если дефект развивается вправо, то вторая пачка
сигналов располагается правее (и выше) пачки от отверстия и
наоборот. Временной интервал At между двумя горизонтальны-
ми пачками (от верхней стенки отверстия и от трещины) в этих -
случаях составляет порядка 5-7 мкс. Если трещина проникает
в шейку практически по всей ее толщине, протяженность про-
падания линии донного сигнала над дефектным отверстием бу-
дет заметно больше, чем над бездефектными (соседними) от-
верстиями.
Для наклонных ПЭП с углом ввода а=45° пачки сигналов от
отверстия и от горизонтальной трещины практически сливают-
ся друг с другом (разница длин отрезков до стенки отверстия г
и до углового отражателя г на рис. 4.5 весьма незначительна).
11ри низкой разрешающей способности дефектоскопа в процес-
се анализа сигналов только от наклонных преобразователей воз-
можен пропуск рассматриваемых дефектов.
б)
Рис. 4.5. Сигналы от болтовых отверстий с горизон-
тальными трещинами (а) при их озвучивании ПЭП
с углами а = 45" (б) и а = 0" (в)
203
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕНКЕ II В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
50-
40-
30-
20-
ю-
I At=2 -е- 4 мкс
^пэл’ ММ
Рис. 4.6. Сигналы прямого (а = 0") ПЭП от болтовых
отверстий с наклонными трещинами
Аналогично, при озвучивании прямым преобразователем
трещин, развивающихся от отверстий наклонно вверх (рис. 4.6),
временной интервал At между двумя пачками сигналов минима-
лен (составляет всего около 2 + 4 мкс), что значительно услож-
няет анализ сигналов.
Трещины небольшой протяженности, развивающиеся на-
клонно вниз, прямым ПЭП по эхо-методу, как правило, не
фиксируются (рис. 4.6). Однако во всех случаях признаком на-
личия дефектного отверстия является более протяженное про-
падание линии донных сигналов по сравнению с бездефект-
ными (соседними) отверстиями (заметное при достаточном
развитии дефекта).
На обобщающем рис. 4.7 показаны сигналы от
трещин болтовых отверстий разной ориентации.
Как видно, если представить две наклонные пач-
ки сигналов от болтового отверстия в виде стенок
условного «бокала», то сигналы от трещин в от-
204
4.1. Обнаружение трещин от болтовых отверстии (код дефекта 53.1)
верстиях располагаются внутри «бокала» (так называемое
«Правило полного бокала»).
Обращаем внимание, что указанное правило справедливо для
дефектов типа «уголковый отражатель», когда эхо-сигналы
формируются от угла в основании трещины, те. для большинства
трещин кода 53.1 на начальной или средней стадии развития.
Рис. 4.7. «Правило полного бокала» для распознавания
сигналов от дефектов 53.1 и их ориентации
«Правило полного бокала», как и любое правило, имеет ис-
ключения. При озвучивании сильно развитых и протяженных
трещин болтовых отверстий возможно получение нетипичной кар-
тины сигналов, не укладывающейся в описанное выше правило.
На рис. 4.8 представлен пример, когда одна из пачек сигна-
лов (левая пачка от трещины, развивающейся слева от отвер-
стия) располагается не внутри, а снаружи «бокала». Это проис-
ходит потому, что наезжающим преобразователем с углом 45°
были зафиксированы эхо-сигналы не от углового отражателя '
в основании трещины, а от се наклонной поверхности. Правая
пачка сигналов, аналогично, сформировалась от наклонной ча-
сти трещины, развивающейся справа от отверстия. При этом
временной промежуток At между пачками от отверстия и от
205
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕЙКЕ И В ПО, (ОШВЕ РЕЛЬСОВ
дефекта превысил 20 мкс (напомним, что для типичных дефек-
тов в виде угловых отражателей At лежит в диапазоне 4-18 мкс).
Прямой преобразователь озвучил горизонтальные поверхности
обеих трещин, кроме того зафиксировано протяженное пропа-
дание линии донных сигналов.
Рис. 4.8. Сигналы от сложной двухсторонней трещины в
первом болтовом отверстии слева от стыка
4.1.3.	Обнаружение «сложных» трещин
в болтовых отверстиях
Трещину в первом болтовом отверстии на принимающем
конце рельса, развивающуюся вниз и влево к торцу (рис. 4.9),
казалось бы, должен зафиксировать наезжающий ПЭП, но это-
му препятствует стыковой зазор. Во многих случаях такую тре-
щину способен обнаружить отъезжающий ПЭП в результате
озвучивания основания трещины отраженными от торца лу-
206
4.1. Обнаружение трещин от болтовых отверстий (код дефекта 53.1)
нами. Формирующаяся при этом пачка сигналов от дефекта на
развертке типа В располагается на временных задержках 100-
110 мкс практически на прямой линии с пачкой сигналов от
нижнего угла между торцом и подошвой рельса (во временной
зоне 130-160 мкс). Обратите внимание, что пачка сигналов от
трещины отображается рядом с сигналами от соседнего от-
верстия - первого болтового отверстия на отдающем конце
рельса - и является как бы их продолжением, что
видно при отображении сигналов в рожиме «Све- *-!>*’
дсние».
Таким же образом трещина в первом болтовом
отверстии отдающего рельса может быть зафиксиро-
вана наезжающим ПЭП при ее озвучивании зеркаль-
Рис. 4.9. Сигналы от трещины в первом болтовом
отверстии на принимающем конце рельса,
развивающейся вииз/влево к подошве
207
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕНКЕ И В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
но отраженными от торца лучами (рис. 4.10). В режиме «Све-
дение» пачка сигналов от такого дефекта отображается рядом с
сигналами от другого болтового отверстия - на принимающем
конце рельса, что затрудняет анализ и распознавание сигналов.
Рис. 4.10. Сигналы от трещины в первом болтовом
отверстии отдающего рельса
Для исключения ошибок при определении
дефектного отверстия необходимо учитывать
эту особенность отображения сигналов от тре-
щин в первых болтовых отверстиях, развиваю-
щихся наклонно вниз к торцу рельса. Отметим,
что указанные особенности отображения сигна-
лов от трещин первого болтового отверстия на концах рельсов
проявляются только в том случае, когда торцы рельсов строго
208
4.1. Обнаружение трещин от болтовых отверстий (код дефекта 53.1)
перпендикулярны продольной оси рельса, а чувствительность в
каналах дефектоскопа достаточна для обнаружения указанных
дефектов отраженными от торца рельса лучами.
4.1.4.	Обнаружение дефектов кода 53.1
«У»-образной схемой прозвучивания
При использовании встречно направленных преобразовате-
лей с углами ввода а = 38" - 45° (аппаратура «Эхо-Комплекс»),
сигналы от болтовых отверстий с трещинами формируются по
описанным выше принципам, но с учетом того, что по ходу
движения системы преобразователей (слева - направо) сначала
формируются сигналы отъезжающего ПЭП, а затем - наезжаю-
щего ПЭП (рис. 4.11). Сигналы от трещины и в этом случае
оказываются по времени дальше от зондирующих импуль-
сов, чем сигналы от отверстий.
Рис. 4.11. Сигналы от трещин болтовых отверстий
при контроле с помощью ПЭП а = 45° по «У»-схеме
4.1.5.	Примеры реальных сигналов
от дефектов кода 53.1
На рис. 4.12-4.17 представлены примеры сигналов от тре-
щин болтовых отверстий различной ориентации, обнаружен-
209
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕНКЕ II Н ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
ные эксплуатируемыми на сети дорог дефектоскопами типа
А ВИ КОН и РДМ.
Рис. 4.12. Сигналы от трещины в первом болтовом отвер-
стии справа, полученные от отъезжающего ПЭП:
а — дефектограмма АВИКОН-01 в режиме «Без сведения»;
б — врежиме «Сведение в единое сечение»;
в — схематичное изображение дефекта
Из рис. 4.12 видно, что применение режима «Сведение в еди-
ное сечение» заметно упрощает визуальный анализ сигналов.
От наклонной трещины, развивающейся вверх к торцу рельса,
на развертке типа В формируется линия сигналов, параллель-
ная линии сигналов от первого болтового отверстия (выделено
прямоугольной рамкой). Временной интервал между этими ли-
ниями At составляет порядка 10 мкс. Небольшой размер пачки
эхо-сигналов и наличие донного сигнала вблизи торца рельса
от прямого ПЭП свидетельствует о том. что трещина имеет раз-
мер, незначительно выходящий за проекцию отверстия.
На рис. 4.13а пачка сигналов от трещины практически ели-
210
4.1. Обнаружение трещин от болтовые отверстий (код дефекта 53.1)

вается с сигналами от отверстия, ио дефектное отверстие иден-
тифицируется, поскольку сдвоенные пачки от него длиннее па-
чек от соседних бездефектных отверстий. На развертке типа А
(рис. 4.13 б) при любой ориентации трещины импульс от дефек-
та всегда находится дальше (правее) от зондирующего импуль-
са, чем эхо-сигнал от стенки болтового отверстия.
б) At = 4
Рис. 4.13. Сигналы от
трещины во втором
болтовом отверстии
справа (дефектоскоп
РДМ-22)
Характерный сигнал от радиальной трещины, развиваю-
щейся вверх от стенки первого болтового отверстия в сторону
горца рельса (рис. 4.14), в практике контроля встречается весь-
ма часто. На приведенной дефектограмме дефектоскопа АВИ-
КОН-01 обращают на себя внимание четкие записи сигналов
от болтовых отверстий эхо-каналом прямого преобразователя.
Можно предположить, что чувствительность этого канала не-
сколько выше нормативного, т.к. от всех болтовых отверстий
наблюдаются повторные эхо-сигналы, вызванные двукратными
нсреотражениями у.з. колебаний от стенок отверстий (см. на
рис. 4.14 а и 4.14 б короткие пачки сигналов вблизи линии дон-
211
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕНКЕ И В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
кого сигнала). О высокой чувс! вителыюстн наклонных каналов
(а = 45° ) свидетельствуют пачки сигналов от болтовых отвер-
стий в дальней зоне, принятые переотраженными от плоскости
подошвы у.з. лучами.
Рис. 4.14. Сигналы out трещины в первом болтовом отверстии
(приняты наезжающим ПЭП дефектоскопа АВР1КОН-01)
Сигнал от радиальной трещины, развивающейся от стен-
ки первого болтового отверстия вниз в сторону торца рельса
(рис. 4.15), получен ультразвуковыми лучами, перестриженны-
ми от плоскости торца рельса. При этом можно сделать вывод,
что торец рельса перпендикулярен к продольной оси рельса и
нс имеет коррозионных повреждений. Как было рассмотрено
выше (разд. 4.1.3 и рис. 4.10), сигналы от трещины отобража-
ются рядом с сигналами от соседнего отверстия.
Обращает внимание, что временной интервал между пачка-
ми сигналов от дефекта и от стенки отверстия в режиме «Сведе-
ние в единое сечение» заметно больше, чем в обычном режиме.
Это вызвано тем, что программная операция сведения выпол-
212
4.1. Обнаружение трещин от болтовых отверстий (код дефекта 53.1)
а)
б)
Рис. 4.15. Сигналы от трещины в первом болтовом
отверстии слева, развивающейся вниз к торцу:
а — дефектограмма АВИКОН-01 в режиме
«Без сведения»; б —в режиме «Сведение»
няется с некоторой погрешностью. Из этого следу-
ст важный вывод, который необходимо учитывать в
практике расшифровки дефектограмм: точное изме-
рение временного интервала между пачками сиг- /'7^ "'
налов от отверстия и от дефекта возможно только
на исходной дсфектограмме (без включения ре- Ля
жима «Сведение»),
На рис. 4.16 приведен пример, когда наличие канала с пря-
мым преобразователем (а = 0° ) помогает уверенно распознать
сигналы от горизонтальной трещины (развивающейся от стен-
ки первого болтового отверстия в сторону торца рельса) как по
длительности пропадания донного сигнала, так и по эхо-сигна-
лу в канале №1 (на рис. 4.16 выделены прямоугольниками). В
то же время из-за недостаточной чувствительности наклонных
213
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГН АЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕНКЕ И В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
каналов (сигналы от болтовых отверстий прописаны нс полно-
стью) весьма сложно идентифицировать дефект только по сиг-

налам наклонных каналов.
Рис. 4.16. Сигналы от горизон-
тальной трещины от первого
болтового отверстия: а — де-
фектограмма АВИКОН-О 1 в
режиме «Без сведения»; б — в
режиме «Сведение», в — фото
трещины
Четкий сигнал от уголкового отражателя (рис. 4.17), образо-
ванного плоскостью горизонтальной трещины и торцом рельса,
принятый наезжающим наклонным преобразователем, позволя-
ет выявлять этот дефект даже при низкой разрешающей способ-
ности прямого канала (верхняя зона регистрации - сигналы ото-
бражаются белым цветом).
Как видно из рассмотренных примеров, сигналы от ре-
альных дефектов в зоне болтового стыка действительно фор-
мируются в соответствии с принципами, изложенными выше
(разд. 4.1.1 -4.1.3). В основном сигналы от радиальных трещин
всегда находятся по времени дальше от зондирующего импуль-
са, чем сигналы от стенки болтового отверстия. В наклонных
каналах характерным признаком дефекта кода 53.1 на развертке
214

4.1. Обнаружение трещин от болтовых отверстий (код дефекта 53.1)
Рис. 4.17. Сигналы дефектоскопа
РДМ-2 от уголкового отражателя,
образованного трещиной
и торцом рельса:
а - вид дефектограммы;
б - озвучивание угла
«Г
типа В является наличие двух параллельных отрезков,
смещенных друг от друга по временной (вертикаль-
ной) оси на расстояние At нс более 18 мкс (рис. 4.12 и
4.13). В зависимости от ориентации трещины эти от-
резки могут практически сливаться (рис. 4.13).
Введение режима «Сведение в единое сечение»
существенно упрощает визуальный анализ сигналов.
В реальных условиях, несмотря на идентичность отверстий в
болтовом стыке, сигналы от них не всегда являются одинако-
выми (см., например, сигналы эхо-канала ПЭП с углом 0° на
рис. 4.12). Эго объясняется как нестабильностью акустического
контакта в сканируемой зоне, так и отличающимися отражаю-
щими свойствами стенок болтовых отверстий (коррозия, при-
тертость болта к стенке отверстия и др.).
4.1.6. Ложные отражения и мешающие сигналы
в зоне болтовых стыков рельсов
Зона болтового стыка является сложной зоной для расшиф-
ровщика дсфектограмм. Кроме рассмотренных выше сигналов
от трещин (дефекты кода 53.1), от стенок болтовых отверстий
и от торцов рельсов могут быть приняты сигналы и от других
215
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕЙКЕ II В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
«неожиданных» отражателей. Кроме того, эта зона характери-
зуется также как участок, на котором не всегда удается обеспе-
чивать стабильный акустический контакт. Это вызвано неиз-
бежным отрывом скользящих по поверхности катания рельса
акустических блоков в зоне «понурости» и вертикальных не-
ровностей («ступенек») концов рельсов2.
Сигналы, похожие на сигналы от дефектов, могут
сформироваться при отсутствии трещин по коду 53 в
следующих случаях:
-	наличие неснятых фасок и «заусенцев» в бол-
товых отверстиях (рис. 4.18 а);
-	поврежденные (овальные) болтовые отверстия;
-	нарушение технологии сверления болтовых от-
верстий («двойное сверление»);
-	маркировочные знаки вблизи болтовых отверстий;
-	наличие дополнительных отверстий в зоне стыка (дефект
99.1 - рис. 4.18 б, 4.19);
-	«натертости» на шейке от шайбы в болтовом соединении
(рис. 4.18 в) или от пружинного рельсового соединителя;
-	«притертость» болта к стенке болтового отверстия.
На рис. 4.19 показан пример формирования «ложных» сиг-
налов от небольшого дополнительного отверстия в зоне болто-
вого стыка. При этом горизонтальная пачка в эхо-канале «а = 0°»
от этого отверстия формируется не дальше от зондирующих им-
пульсов (как от дефекта), а ближе, чем сигналы от болтового
отверстия (см. рис. 4.19 а).
На рис. 4.20 представлен фрагмент дефектограммы, на ко-
тором имеются сигналы от трещины в первом болтовом отвер-
стии на принимающем (!) конце рельса, развивающейся вниз к
торцу подошвы и зафиксированной отъезжающим ПЭП (пере-
2 Нарушения акустического контакта в зоне болтового стыка можно
избежать при применении вместо искательных систем скольжения
колесных ультразвуковых преобразователей, например, дефектоскопа
АВИКОН-14 (см.гл.2 данной книги)
216
4.1. Обнаружение трещин от болтовых отверстий (код дефекта 53.1)
Рис. 4.18. Некоторые отража-
тели, осложняющие анализ сиг-
налов в зоне болтовых стыков:
а — неснятые фаски болтового
отверстия; б - дополнительное
отверстие (дефект 99.1);
в — «натертость» на шейке от
шайбы
а)
б)
Рис. 4.19. Сигналы от дополнитель-
ного отверстия вблизи торца рельса
(дефект 99.1): а - дефектограмма
АВИКОН-01; б- схема размещения от-
верстий в рельсе
217
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕЙКЕ И В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
Ml	8Г.ди1*1МШМ11^<-^ . '..•. - •.^□3»-/Д-’С - ?.•;. X	ЛГПМIГ^^<^3“^8»1МИМИ>ИИИ
отраженными от торца лучами). В этом же рельсе присутствую т
пачки сигналов от двух небольших oi верстий под рельсовые со-
единители, просверленные весьма близко друг другу, в резуль-
тате чего от них формируются сигналы, похожие на дефекты
53.1 (рис. 4.20 а). При включении режима со сведением сигна-
лов становится видно, что сдвоенные пачки сигналов получены
от двух небольших отверстий (рис. 4.20 б).
Для исключения возможных ошибок рекомендуется анализи-
ровать сигналы в зоне болтовых стыков как в обычном режиме
(«Без сведения»), так п в режиме «Сведение».
Наиболее распространенная причина формирования сигна-
лов, похожих на сигналы от дефекта 53.1 - «притирание» стерж-
ня стыкового болта к внутренней поверхности стенки болтового
отверстия (рис. 4.21). В результате (особенно в сырую погоду)
между ними появляется акустический контакт. Часть ультразву-

Рис. 4.20. Сигналы от дефекта 53.1 и от двух близко
просверленных отверстий под соединители: а — дефекто-
грамма АВИКОН-01 в режиме «Без сведения»; б - та же
дефектограмма в режиме «Сведение»: в —схема озвучи-
вания дефекта
218
4.1. Обнаружение трещин от болтовых отверстии (код дефекта 53.1)
ковых волн отражается от стенки отверстия (рис. 4.21 - U ), а
другая часть - проникает в металл болта и отражается от его
противоположной поверхности (U ). При этом на дсфектограмме
формируется вторая пачка сигналов над сигналами от болтового
отверстия (от ПЭП а = 45° и а = 0°). В процессе повторных отра-
жений ультразвука в стержне болта (U61) может сформироваться
третья (верхняя) пачка сигналов (рис. 4.2 1 а). Очевидно, что вре-
менной промежуток At между указанными пачками пропорцио-
нален диаметру стержня болта (22 - 24 мм).
**₽• мКс	А
Рис. 4.21. Дополнитель-
ные. пачки сигналов от
стенки притертого
болта:
а — сигналы наклонного
(а = 45") ПЭП;
б — прямого ПЭП
Как правило, сигналы от стенки притертого болта не выхо-
дя г за проекцию пачки сигналов от болтового от-
верстия, благодаря чему их можно достаточно легко т» 
идентифицировать (рис. 4.22). Если дополнительная
пачка хотя бы на одну точку (эхо-сигнал) выходит за ГТ”
проекцию пачки сигналов от отверстия, следует вы- ;	;
taib данное отверстие на натурный осмотр как пред- /ВИ.
положительно дефектное.
Аналогичные пачки сигналов от «притсртости» весьма
часто формируются у отверстий для рельсовых соединителей
вследствие плотного прилегания наконечника контактного про-
вода к стенкам отверстий.
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕЙКЕ И В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
Рис. 4.22. К способу идентификации сигналов от
внутренней стенки стержня болта и сигналов от трещины
На рис. 4.23 представлены примеры сигналов от трещин
болтовых отверстий на фоне мешающих сигналов от болтов. Как
отмечено выше, для развитых трещин кода 53.1 (рис. 4.23 в, г),
когда дополнительная пачка сигналов формируется не от угла
в основании трещины, а от отражающей поверхности трещи-
ны, временной интервал может превышать расчетную величину
(At > 18 мкс на рис. 4.23 в, г).
At=4-M5 мкс А1=8-И6 мкс	At=16-20 мкс	At > 20 мкс
Рис. 4.23. Временной интервал At между сигналами от
болтовых отверстий и от трещин в отверстиях:
для дефекта типа «уголковый отражатель» (а, б);
при отражении от плоскости развитой трещины (в, г).
220
4.2. Сигналы or продольных трещин (код дефекта 52.1-2)
Из приведенных выше примеров видно, что анализ сигна-
лов от дефектов в шейке рельса в зоне болтовых стыков весьма
сложен и требует от оператора-расшифровщика особой внима-
тельности.
4.2. Сигналы от продольных трещин в зоне
сопряжения шейки и головки рельсов
(код дефекта 52.1-2)
Обычно трещины в шейке (код 52.1) развиваются в зоне
болтовых стыков от торца рельса (рис. 4.24).
При озвучивании дефекта по эхо-методу прямым ПЭП от
гладкой поверхности трещины, как правило, формируется серия
из трех-четырех горизонтальных пачек сигналов с временными
промежутками At = 15± 1 мкс (рис. 4.25). В этом случае глуби-
на залегания дефекта может быть весьма точно рассчитана по
выражению (3.1). Пропадание донных сигналов наблюдается,
если трещина развилась вглубь до середины шейки и дальше.
Рис. 4.24. Трещины в местах сопряжения шейки
в головку рельса (код 52.1)
Дефект 52.1 в отдающем конце рельса (как на рис. 4.25) оз-
вучивается наезжающим ПЭП а = 45", при этом на В-развертке
формируется яркая пачка сигналов от угла, образованного тре-
щиной и торцом рельса (поз. 2 на рис. 4.25). Возможно появле-
ние и второй небольшой пачки сигналов от передней кромки

4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕЙКЕ И В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
трещины (поз. I). Протяженность дефекта может быть измерена
как расстояние L между этими двумя параллельными пачками.
Дополнительным признаком наличия дефекта является частич-
ное или полное отсутствие пачек сигналов от первых болтовых
отверстий (поз. 3 и 4 на рис. 4.25).
Рис. 4.25. Формирование сигналов ПЭП а = 45" и и. = О"
от трещины дефекта кода 52.1
На рисунках 4.26 - 4.27 показаны примеры реальных сигна-
лов от дефектов 52.1 -2.
Видно, что эффективное обнаружение дефектов этого
типа возможно благодаря приему эхо-сигналов прямым П’’ I
(рис. 4.26 а и б) и, при благоприятных условиях, приему отра-
жений наклонными ПЭП (рис. 4.26 а).
При контроле рельсов в кривых участках пути и при наруше-
нии угла разворота (у 0°) преобразователя с углом ввода а = 45"
относительно продольной оси рельса, а также при некачествен-
ной регулировке центровки следящей системы, на дефсктограм-
ме могут сформироваться ложные сигналы, аналогичные сигна-
222
4.2. Сигналы от продольных трещин (код дефекта 52.1-2)
а)
С>)
Рис. 4.27. Примеры сигналов дефектоскопов типа
«АВИКОИ» от реальных трещин кода 52.1:
а - дефект протяженностью более 200 мм на принимающем
конце рельса: б - трещина на отдающем конце рельса длиной
более 80 мм
Рис. 4.26. Сигналы от
моделей дефектов кодов
52.1-2: а -угловой
пропил с катетами 9 мм
в торце под головкой;
б - пропил под головкой
длиной L =120 мм
на глубину 19 мм
вглубь шейки
б)
223
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕЙКЕ И В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
Ж'• « 1 -	i£_Jb	_ ..-« *.•	•	• •_. ’	•*_ •	.-ли. _>« /л _ • •*.	-	— -*• л л *»	г-	~*•*  '• ♦*'	 — < -•в1шил4 и i	»gf ЗИБ^МаВМНЬ^'ьА * ' • ' - -э-.—
лам от дефекта 52.1 (из-за озвучивания ПЭП а = 45° угла между
торцом рельса и радиусным переходом головки в шейку).
4.3. Трещины в шейке рельсов от механических
повреждений и дефекты в зоне
сварных стыков (дефекты кодов 55 и 56.3-4)
Трещины в шейке по коду 55 могут развиваться как в зоне
основного металла (рис. 4.28 а, б), так и в зоне болтовых стыков
(рис. 4.28 в, г) от маркировочных знаков или вмятин на шей-
ке, воздействия стыковых накладок и других механических по-
вреждений рельсов.
Рис. 4.28. Дефекты по коду 55: а — трещина в шейке в зоне
основного металла; б — дефект от глубокого клейма на
шейке; в — трещина развилась из-за неудовлетворительно-
го содержания стыка (светлый металл - от натертости
стыковой накладкой); г — разрушение рельса с выколом
части головки от следов ударов на поверхности шейки
224
4.3. Трещины в шейке рельсов и дефекты в зоне сварных стыков
Наиболее эффективно такие трещины выявляются с по-
мощью прямого (а = 0°) преобразователя. При горизонтальной
ориентации трещины наблюдается как пропадание донных сиг-
налов, так и прием эхо-сигналов (рис. 4.29). В зависимости от
глубины залегания трещины в шейке (ниже или выше середины
высоты рельса) на В-развертке могут сформироваться одна или
две (реже-три) горизонтальные пачки сигналов, вызванные
одно- или многократными отражениями ультразвуковых лучей
от плоскости горизонтальной трещины. При незначительной (до
5-7 мм) глубине проникновения односторонней трещины в шей-
ку рельса ослабление ампли туды донных сигналов может быть не
столь существенным (может оставаться выше порогового уровня,
при этом линия донных сигналов на В-развертке может ие пре-
рываться). Естественно, один только признак пропадания донных
сигналов недостаточен для надежного обнаружения дефекта.
Рис. 4.29.Сигналы прямого (о. = 0") и наклонных (а = 45") преоб-
разователей от горизонтальной и наклонной трещин в шейке
225
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕЙКЕ И В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
Наклонные трещины в шейке в зависимости
от их ориентации достаточно надежно фикси-
руются наезжающим или отъезжающим ПЭП с
углом ввода а = 45° (42)°. При этом на В-развертке
возможно формирование коротких наклонных
пачек от краев или от мест перелома трещины,
а также достаточно протяженных пачек сигналов
от плоскости наклонной трещины (рис. 4.29).
Из представленных на рис. 4.30 фрагментов реальных дс-
фектограмм, полученных дефектоскопами типа АВИКОН, толь-
ко в одном отсутствуют сигналы от прямого ПЭП. Очевидно, в
этом случае наклонная трещина нс доходит до середины шейки
рельса (по толщине), о чем свидетельствует отсутствие пропа-
дания донного сигнала.
Рис. 4.30. Сигналы от дефектов 5-и группы, выявленные
как наклонными, так и прямыми преобразователями
На рис. 4.31 показаны фото излома рельса от трещины в
шейке в зоне болтового стыка, которая зародилась от концен-
тратора напряжений на торце рельса (рис. 4.31 а, б) и развилась
в сторону первого болтового отверстия. Наезжающий ПЭП с
углом а = 45° зафиксировал пачку сигналов от угла между тор-
цом и трещиной, а прямой ПЭП - две пачки от горизонтальной
поверхности трещины (рис. 4.31 в, г).
226
4.3.	Трещины в шейке рельсов и дефекты в зоне сварных стыков
Рис. 4.31. Трещина в шейке, развивающаяся от торца на
уровне болтовых отверстий: а, б — фото излома рельса:
в — в режиме «Без сведения» пачка сигналов от трещины
трудноотличима на фоне сигналов от болтовых отверстий:
г — сигналы от дефекта четко видны в режиме «Сведение»
Рис. 4.32. Сигналы наезжающего ПЭП а = 45е от угла
сопряжения торца шейки в стыке и ее боковой поверхности:
а - сигналы в режиме «Без сведения»:
б — сигналы в режие «Сведение»

227
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕЙКЕ И В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
На рис. 432 показан пример получения нехарактерных
сигналов наезжающего ПЭП а = 45° в зоне болтового стыка.
Пачки сигналов по всей высоте шейки сформировались при
озвучивании угла сопряжения между торцом рельса и боковой
поверхностью шейки. Как правило, это происходит вследствие
нарушения угла разворота (у Ф 0°) преобразователя а = 45° или
некачественной центровки блоков резонаторов относительно
продольной оси рельса.
Иногда возможно получение незначительных ложных сиг-
налов от глубоко вдавленных маркировочных знаков, вмятин от
стыковых накладок или других повреждений на шейке рельсов.
Значительной проблемой при сплошном контроле рельсов яв-
ляется обнаружение вертикальных трещин в зоне сварки.
Трещины в шейке по коду 56.3 (рис. 4.33) в зоне сварных
стыков возникают вследствие дефектов сварки и некачествен-
ной обработки сварного шва.
Рис. 4.33. Дефекты кода 56.3 сварки в шейке рельса:
а — в виде темного пятна размером 8x11 мм;
б — темное однородное пятно с зернистой структурой
без колец развития размером 9x46 мм
228
4.3. Трещины в шейке рельсов и дефекты в зоне сварных стыков
К сожалению, из-за несовершенства дефекто-
скопной техники, дефекты кода 56.3 часто приводят
к изломам рельсов, особенно при низких температу-
рах воздуха (ежегодно 10 - 15% от общего количе-
ства изломов).
Наклонные преобразователи с углами 42° - 45°
нс могут надежно обнаруживать эти трещины, т.к.
они часто имеют вертикальную ориентацию, и ультразвуковые
лучи, падая иа плоскость трещины, отражаются в сторону по-
дошвы рельса (рис. 4.34). Из-за сложной структуры сварного
стыка (и затухания ультразвука) озвучивание дефектов прямым
ПЭП также не позволяет получать надежные эхо-сигналы от
вершины трещины. На практике эти дефекты должны быть вы-
явлены при реализации ручного контроля [34] с помощью на-
клонного преобразователя с углом 50", перемещаемого ио боко-
вой поверхности шейки.
Рис. 4.34. Схема озвучивания
вертикальной трещины
кода 56.3 наклонными ПЭП
При благоприятной (наклонной или горизонтальной) ори-
ентации трещины эти дефекты обнаруживаются при сплошном
контроле наклонными преобразователями с углом ввода 45(42)”
и реже — прямым (0°) ПЭП. При этом схема формирования сигна-
лов на В-развсртке аналогична схеме, приведенной на рис. 4.29.
Ниже (рис. 4.35 - 4.37) представлены реальные дефектограм-
мы, полученные дефектоскопом АВИКОН-01 при обнаружении
развитых дефектов сварки (и изломов) по коду 56.
Обращаем внимание, что даже при отсутствии эхо-сигналов
в канале прямого ПЭП в зоне дефектного сварного стыка на-
блюдается кратковременное ослабление донного сигнала. Это
229
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕЙКЕ И В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
вызвано дополнительным ослаолением интенсив-
ности ультразвуковых колебаний в зоне термическо-
го влияния и наличием несплошности (дефекта) в
сварке. По форме амплитудной огибающей донных
сигналов (черные линии вблизи донных сигналов на
рис. 4.36) возможно получение дополнительной ин-
формации о дефектности сварного стыка.
Рис, 4.35. Сигналы от
развитых трещин
в шейке в зоне сварных
стыков рельсов
(дефекты кода 56.3)
в)
Рис. 4.36. Форма амшштудной огибающей донных сигналов:
а, в - над сварными стыками с дефектами в шейке
(по коду 56.3); б, г - над бездефектной сваркой
Как видно из приведенных фото и дефектограмм (рис. 4.37),
в зоне стыка в нарушение технологии сварки имеются много-
численные отверстия.
230
4.3. Трещины в шейке рельсов и дефекты в зоне сварных стыков
«)
Рис. 4.38. Сигналы от трещины между первыми болтовыми
отверстиями в зоне алюминотермитного сварного
стыка — дефект кода 56.4: а — сигналы наклонных (45°)
и прямого ПЭП; б — вид дефекта
Рис. 4.37. Сигналы от излома
в зоне сварного стыка из-за
развития трещины в шейке:
а — в обычном режиме;
б — в режиме «Сведение»;
в — фото излома
231
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕЙКЕ И В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
При контроле стыков, выполненных по алюминотермитной
технологии, весьма часто наблюдаются мешающие отражения
от облива наплавленного металла.
Таким образом, можно отметить, что рассматриваемые де-
фекты по коду 56, как правило, вызывают ослабление (пропада-
ние) донных сигналов и приводят к приему эхо-сигналов в канале
ПЭП с углом 0°. Кроме этого, отражения от плоскости развитой!
трещины могут формировать наклонные пачки сигналов наезжа-
ющим или отъезжающими преобразователями 45(42)".
4.4.	Сигналы от трещин в подошве рельсов
(дефекты VI группы)
4.4.1.	Поперечные трещины подошвы кодов 69 и 66.3-4
На российских железных дорогах весьма
остро стоит проблема изломов рельсов из-
за поперечных трещин подошвы по коду 69
корроз ионно -уст ало стн ого про исхожд ен и я
(рис. 4.39). На практике при неблагоприятных
условиях (в зимнее время) изломы рельсов
происходили от подобных дефектов высотой всего 3-5 мм!
а)
Рис. 4.39. Поперечные трещины по коду 69 в проекции шейки:
а — высотой 8 мм и шириной 16 мм; б — размерами 6*8 мм
232
4.4. Сигналы от трещин в подошве рельсов (дефекты VI группы)
Несмотря на то, что доля дефектов по коду 69 составляет
всего около 0,5% от общего количества обнаруженных ОДР, ко-
личество изломов по этим дефектам за последние годы состав-
ляет около 20 — 25% от всех изломов рельсов.
Современные средства дефектоскопии могут обнаружить
лишь тс трещины подошвы, которые лежат в проекции шейки3.
Контроль перьев подошвы может осуществляться в ручном ре-
жиме, хотя на практике это малореализуемо как из-за трудоемко-
сти работы, так и из-за сильной загрязненности перьев подошвы.
По мере перемещения ПЭП с углами а = 45° над попереч-
ной трещиной в подошве рельса на В-развертке формируются
небольшие наклонные пачки сигналов во временной зоне ог 130
до 170 мкс, полученные от уголкового отражателя, образованно-
го основанием трещины и подошвой рельса (рис. 4.40).
Рис. 4.40. Сигналы
преобразователей а = 45
от поперечных трещин
подошвы рельсов
о
3 Кроме дефектоскопа для контроля сварных стыков рельсов МНГ-
УКСМ, где за счет установки блоков резонаторов на перья подошвы
обеспечивается озвучивание всего объема нижней части рельса, включая
перья подошвы
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИП! \ЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕЙКЕ И В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
Необходимо отметить, что при контроле зоны
металла, залегающей на значительном расстоянии
от поверхности катания, глубиномер дефектоско-
па может определить глубину залегания дефекта
со значительной погрешностью4. Более надеж-
ным ориентиром для идентификации попереч-
ных трещин подошвы рельсов являются сигналы
от уголкового отражателя, образованного подо-
швой и торцом рельса (рис. 4.41). В этой же временной зоне
возможно отображение шумовой дорожки от шероховатостей и
коррозионных микроповреждений на подошве рельса (см. далее
рис. 4.46). которая также является ориентиром для оценки вре-
менного положения эхо-сигналов от дефектов.
Аналогичным образом отображаются сигналы от опасных
дефектов подошвы в зоне сварных стыков рельсов кода 66.3-4
(12% от всех изломов), однако их обнаружение дополнительно
осложняется структурой металла в зоне сварки.
На рис. 4.42 - 4.43 представлены сигналы от реальных де-
фектов подошвы, полученные при контроле рельсов дефекто-
скопами серии «АВИКОН».
Рис. 4.41. Пачки сигналов от дефекта подошвы и от нижних
углов торнов рельсов располагаются на одном
вр<?л /вином уро вне
4 Погрешность в основном
искривления луча» [351
вызвана так называемым «эффектом
4.4. Сигналы от трещин в подошве рельсов (дефекты VI группы)
Рис. 4.42. Дефекты подошвы рельсов:
а — поперечные трещины кода 69 от коррозии подошвы;
б, в - трещины в зоне сварки по коду 66.3;
г — дефект 62.1 (вы кол в подошве)
Рис. 4.43. Сигналы от
трещины в подошве,
развившейся от повреждения
подошвы в зоне
алюминотермитного
сварного стыка
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕЙКЕ И В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
Как правило, сигналы от поперечных трещин (код 69) в подо-
шве рельса при включении режима «Сведение» на дсфсктограм-
мс весьма четко сводятся в одну координату по длине рельса. Эта
особенность является одним из основных признаков выделения
этих дефектов на фоне коррозионных отражений и мешающих
отражений от углов подрсльсовых подкладок (см. рис. 4.45).
Рис. 4.44. Сигналы (ПЭП а=45°) от шпальных подкладок
располагаются заметно выше (дальше от зондирующего
импульса), чем сигналы от уголковых отражателей
в подошве в зоне болтового стыка
При контроле рельсов с плохим содержанием пути (смеще-
ние или выпадение упругих прокладок между рельсом и метал-
лической подкладкой) в сырую погоду возможно возникновение
акустического контакта между подошвой рельса и металлически-
ми подрельсовыми подкладками. В результате озвучивания ПЭП
с углами а = 45° угловых отражателей подкладок на В-развертке
могут сформироваться протяженные наклонные пачки сигналов
в верхней части зоны временной селекции сигналов.
236
4.4. Сигналы от трещин в подошве рельсов (дефекты VI группы)
Идентифицировать сигналы от шпальных подкладок и от
дефектов подошвы возможно по следующим
^*5*’ признакам:
1)	Обычно отображаются сигналы от несколь-
ких рядом лежащих подкладок (рис. 4.44).
2)	Сигналы от подкладок отображаются во
временной зоне 160 - 200 мкс, т.с. несколько
выше сигналов от торцов подошвы в зоне болто-
вого стыка и выше сигналов от возможных дефектов подошвы.
3)	Расстояние между двумя наклонными пачками сигналов
от углов подкладки заметно меньше, чем расстояние между
двумя пачками от поперечной трещины подошвы, поэтому при
сведении сигналов пачки от подкладки не сводятся (меняются
местами), в то время как пачки сигналов от поперечной трещи-
ны сводятся в единую координату (рис. 4.45).
Рис. 4.45. Пачки сигналов от поперечной трещннм в подошве
сводятся, а пачки от шпальных подкладок — не сводятся
237
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕЙКЕ И В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
4.4. Сигналы от трещин в подошве рельсов (дефекты VI группы)
4.4.2. Локализация участков пути
с коррозионным повреждением подошвы рельсов
В настоящее время на железных /дорогах России отсутству-
ют утвержденные способы и средства, позволяющие надежно
локализовать участки рельсового пути с коррозионными по-
вреждениями подошвы, на которых возможно зарождение опас-
ных поперечных трещин по коду 69.
Авторами разработана и предложена методика локализа-
ции участков рельсов с коррозией подошвы, состоящая из трех
этапов [36].
На I этапе производятся анализ выхода рельсов по дефек-
там кода 69 на дистанции пути и предварительная локализация
участков с коррозией по результатам сплошной расшифровки
огибающей донных сигналов на дефекте граммах дефектоско-
пов типа АВИКОН (см. раздел 5.3.1).
Известно, что коррозия подошвы рельсов наблюдается на

Коррозия подошвы
над подкладкой
Расстояние между
шпалами
Ступеньки" на линии
донного сигнала над шпалами
шпалах - в местах контакта подошвы с подрельсовыми рези-
новыми и резинокордовыми прокладками, интенсивно накапли-
вающими влагу по мерс старения резины. Попадающие между
прокладкой и подошвой рельса продукты перевозочного про-
цесса (частицы перевозимых грузов, металлическая пыль oi
тормозных колодок и проч.), а также утечки тягового тока (элск-
трокоррозия) дополнительно усиливают коррозию.
Поскольку коррозия подошвы вызывает осла-
бдение амплитуды донных сигналов, признаком
коррозионного участка (рис. 4.46) является наличие
Г ’ регулярных характерных спадов амплитудной оги-
, _ бающей донного сигнала над шпалами протяженно-
':II	стыо 50 - 140 мм (протяженность зоны коррозионно-
го повреждения на шпале), отстоящих друг от друга
на расстоянии 420 - 560 мм (расстояние между шпалами).
Благодаря высокой разрешающей способности регистрато-
ров дефектоскопов АВИКОН (I мм по глубине рельса) возмож-
но весьма точное измерение глубины проникновения коррозии
Ah непосредственно с помощью В-развертки (см. рис. 4.46 б).
Рис. 4.46. Локализация участков с коррозией подошвы:
а — дефектограмма АВИКОН-О 1 с характерными спадами
амплитудной огибающей донных сигналов над шпалами:
б — увеличенное изображение амплитудной огибающей
и «ступенек» на линии донных сигналов
12					12
16					16
28 14					28 14
					
18ZE			• •		
			•		14
Рис. 4.47. Сигналы от дефекта подошвы кода 69,
обнаруженные дефектоскопом АВИКОН-11
на повышенной чувствительности (Ку = 28 дБ)
238
239
4. ФОРМИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ОТ ДЕФЕКТОВ В ШЕЙКЕ И В ПОДОШВЕ РЕЛЬСОВ
На II этапе осуществляется контроль локализованных
участков дефектоскопной тележкой на повышенной (на 8 -
10 дБ относительно рекомендуемой) чувствительности.
На III этапе - анализ полученных на этапе II дсфскто-
грамм в стационарных условиях и выявление потенциально
опасных сигналов от возможных поперечных трещин подо-
швы кода 69 (рис. 4.47).
Таким образом, более широкое применение функции «Ам-
плитудная огибающая донных сигналов» в программах отобра-
жения дефектоскопов серии «АВИКОН» позволяет без допол-
ни тельных трудозатрат локализовать участки с коррозионными
повреждениями подошвы и минимизировать количество изло-
мов рельсов из-за дефектов подошвы по коду 69.
240
АНАЛИЗ
СИГНАЛОВ
НА СЛОЖНЫХ
УЧАСТКАХ
РЕЛЬСОВОГО
ПУТИ
5.1. Формирование сигналов в зоне
стрелочных переводов
Стрелочный перевод (рис. 5.1) имеет сложную конструк-
цию, содержит разнообразные элементы и отражатели (остря-
ки, рамные рельсы, крестовину, болтовые, конструктивные и
другие отверстия и т.п.), поэтому анализ сигналов в этой зоне
требует особых навыков и концентрации внимания.
Для успешной идентификации сигналов от элементов стрелоч-
ных переводов и обнаружения в них дефектов необходимо иметь
Рис. 5.1. Вид
стрелочного
перевода
241
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ Н А СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
представление об устройстве стрелочного перевода соответствую-
щего проекта, особенностях профилей его элементов и направле-
ние движения дефектоскопа (по главному или боковому пути).
На рис. 5.2 представлена подробная схема одиночного
обыкновенного стрелочного перевода, состоящего из стрелки с
переводными механизмами, крестовины с контррельсами и со-
единительных путей между ними. При таком положении остря-
ков движение осуществляется на боковой путь, что показано на
рис. 5.2 пунктирными стрелками (красным цветом выделены
контролируемые ультразвуком участки при движении тележки
по боковому направлению).
Рис. 5.2. Схема стрелочного перевода [37]: 1 — передние стыки
рамных рельсов, 2 — переводной механизм стрелки, 3 - соедини-
тельные тяги остряков, 4 — остряки прямого и бокового направ-
лений, 5 — корневая часть остряков; 6-рамный рельс бокового
направления, 7 — зона перекатывания колес с рамного рельса
на остряк, 8 — рамный рельс прямого направления, 9 — упорная
нить переводной кривой, 10 - правый и левый усовики, 11,12 -
контррельс прямого и бокового направлений, 13- сердечник кре-
стовины, 14 — закрестовинные рубки
Сплошному ультразвуковому контролю с
регистрацией сигналов подлежат все рельсо-
вые элементы стрелочного перевода [38], и в
частности:
- рамные рельсы и рельсы соединитель-
ных путей (ходовые рубки) по всей длине;
242
5.1. Формирование сигналов в зоне стрелочных переводов
—	остряки от корневой части до участка, на котором плоский
кант головки остряка составляет более 18 мм и параллелен подо-
шве (эту зону контролируют всеми каналами дефектоскопа с обя-
зательной подстройкой стробирующего импульса капала ПЭП
с углом а = 0°, реализующего ЗТМ, на высоту контролируемой
части остряка). Высокую корневую часть остряка на участке от
выпрессовкп до его ближнего конца проверяют в соответствии с
методикой контроля зоны болтовых стыков;
-	усовики в рельсовой части переднего вылета крестовины
до начала литого сердечника и приварные рельсовые хвостови-
ки крестовины при их наличии.
Дополнительно ручными преобразователями должны быть
проконтролированы (при этом на дефектограмме должны ото-
бражаться соответствующие отметки о проведенном ручном
сканировании):
-	остряки и рамные рельсы в зоне подстрожки ПЭП с
углом а = 70° со смещением относительно оси рельса в сторону
рабочей грани;
-	закрестовинные рубки в зоне болтового стыка.
На рис. 5.3 представлена дефектограмма (в мелком мас-
штабе) всей зоны стрелочного перевода при движении дефек-
тоскопа на боковое направление (согласно схеме движения на
рис. 5.2, выделенной красным цветом). Как видно, большое ко-
личество отражателей в этой зоне значительно усложняет ана-
лиз ультразвукограммы.
На рис. 5.4 более детально показаны сигналы в зоне стре-
лочного блока. При положении остряков как на рис. 5.2 правые
колеса дефектоскопа двигались по рамному рельсу бокового
направления (поз. 5 на рис. 5.4), при этом на нижней нитке дс-
фектограммы зафиксированы пачки сигналов от конструктив-
ных отверстий в шейке рамного рельса. Для детального осмо-
тра этих сигналов удобно использовать функцию «Электронная
лупа» программы отображения дефектограмм. На
всем протяжении указанного рамного рельса (от
левого стыка до правого стыка) не должны присут-
ствовать другие сигналы, кроме сигналов от отвер-
стий в шейке.
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУЛИ
Соединительные пути
(переводная кривая)
Блок
крестовины
Стрелочный
блок
-|пх 5/4 (ум 	% I • *	«м* «»• t < ft в 1 I	1 в i в i i • ! : I у*	•	1 1 1 1 1 • I 1 в 1 •	•	1		1	1		 1 г*	Л дг • ,	
1 . Переход с . рамного рельса t на остряк		Упорная нить	[ переводной кривой	в 4 1	1 1 ►	1 -Ч? - л—-Z.1 - 	 -	
 *	1	• iff	*llh'	1	Ои »>	и • * •	1
Остряк
Крестовина
Начало
участка
контроля
Конец
участка
контроля
Г
4

! • ш 4пк$5ав	•5m4nc68»i	55км4м1Эк	55 m 4г
Я • .	4	I |	—1	I I ||	"	||	- !	-	к- -.. 	. --		   			 	
Рамный рельс
I
+
—1----------------4
Ходовой рельс
с контррельсом
М4Чл и и < utlil/J



т
j
Рис. 5.3. Зарегистрированные сигналы при движении
дефектоскопа ABPIKOH-01 по стрелочному переводу на
боковой путь (по рис.5.2)
По левой нитке колеса дефектоскопа двигались сначала по
рамному рельсу прямого направления (поз. 2 на рис. 5.4 - уча-
сток протяженностью около 3,5 м), при этом на дефектограм-
ме зафиксированы линия донных сигналов указанного рамного
рельса (поз. 3) и сигналы от отверстий в нем. Затем искатель-
ная система дефектоскопа постепенно переместилась с рам-
ного рельса на острие остряка (поз. 4) с узкой поверхностью
катания, при этом линия донных сигналов пропала на участке
протяженностью около 1,5 - 2,5 м. Начиная от участка ушире-
ния головки остряка до 18-20 мм и более, фиксировалась ли-
ния донных сигналов остряка (поз. 8 - линия донных сигналов
244
5.1. Формирование сигналов в зоне стрелочных переводов
%/ V V J \АЛ'М	V	v^A^/V V ч/ \/ v w »/	\/	\Л/	r\f w \/ v VW V V/V\XV \ •• wW
Рис. 5.4. Укрупненная дефектограмма стрелочного блока (по
рис.5.3): 1 — передние стыки рамных рельсов, 2 —участок рамного
рельса прямого направления, 3 - линия донных сигналов рамно-
го рельса прямого направления, 4 — переход искательной лыжи с
рамного рельса на остряк, 5 — рамный рельс бокового направле-
ния, 6 — остряк бокового направления, 7 - сигналы от отверстий
крепления соединительной тяги остряков, 8 — линия донных сиг-
налов остряка, 9 — зона вы прессовки корня остряка, 10 — стык
корня остряка и соединительного рельса, 11 — стык рамного и со-
единительного рельсов
остряка отображена синим, а не красным цветом, поскольку
при контроле средней части остряка оператор дефектоскопа не
перестроил временное положение стробирующего импульса ка-
нала «ЗТМ» на высоту остряка).
Над линией донных сигналов остряка отображаются пач-
ки сигналов от парных отверстий в шейке остряка (поз. 7) для
крепления переводных тяг. Поскольку в этой зоне профиль го-
ловки остряка отличается от профиля обычного рельса, сигна-
лы от указанных отверстий могут отображаться и в эхо-каналах
контроля головки (ПЭП с углами а = 58°, у = 34°), что видно в
режиме сведения сигналов (рис. 5.4). Естественно, эти сигналы
не являются сигналами от дефектов остряка.
В зоне выпрессовки корневой части остряка (поз. 9) его вы-
245
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУГИ
сота постепенно увеличивается, он приобретает профиль обыч-
ного рельса. Корень остряка скрепляется с рельсом соедини-
тельных (переводных) путей болтовым соединением (поз. 10).
Следует отметить, что профили головок остряка и рамно-
го рельса на участке их стыковки в зоне подстрожки (поз. 7
рис. 5.2) отличаются от профиля обычных рельсов. Для укрытия
начала остряка головка рамного рельса в этой зоне имеет сре-
занную нижнюю выкружку со стороны рабочей грани. При этом
изменяются траектории распространения ультразвуко-
вых лучей от преобразователей с углами а. =58°, у= 34”
внутри головки рамного рельса (см. траектории лучей
на рис. 5.5 а и б). В результате, типовые схемы прозву-
чивания («Змейка», «Зеркальная», «РОМБ») могут нс
обеспечивать надежное обнаружение дефектов в го-
ловке рамного рельса в зоне подстрожки (например,
поперечных трешин головки кода ДР.21.2). Эта проблема и воз-
можные методы ее решения подробно освещены в [39].
Рис. 5.5. Траектории распространения ультразвуковых
колебаний от преобразователя а =58". у = 34" в головке
рамного рельса в зоне подстрожки (а) и в головке типово-
го рельса (б); профили рамного рельса и остряка (в)
246
5.1. Формирование сигналов в зоне стрелочных переводов
По аналогичной причине преобразователями с углами
а = 58°, у = 34° затруднено выявление дефектов в головке остря-
ка на всем его протяжении от острия до корневой части, где
очертания его головки приобретают профиль головки обычного
рельса. В связи с этим, по действующей на ОАО «РЖД» техно-
логии [38], остряки и зона подстрожки рамного рельса допол-
нительно должны быть проконтролированы ручным искателем
с углом ввода а = 70° со смещением относительно оси рельса в
сторону рабочей грани.
Крестовина сборная (рис. 5.6) состоит из двух рельсовых
усовиков и единой литой конструкции (сердечник и изнашива-
емые части (врезки) усовиков). Литая часть крестовины выплав-
лена из высокомарганцовистой стали, акустические свойства
которой отличаются от рельсовой стали, поэтому эта часть рель-
совыми дефектоскопами не проверяется (контролируются только
рельсовые части усовиков).
Усовики
(рельсовые)
Сердечник
Рис. 5.6. Устройство литой конструкции сердечника
крестовины [37]
На рис. 5.7 представлена дефектограмма блока крестовины
слитым сердечником с ее подробным описанием и иллюстраци-
ями по конструкции крестовины (рис.5.8).
247
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧ АСТК АХ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
Рис. 5.7. Дефектограмма блока крестовины: 1 — рубка, при-
мыкающая к переднему вылету крестовины, 2 — болтовой
стык, 3 - передний вылет крестовины, 4 — третье отверстие
в у совике, 5 — начало литой части (врезки у совиков),
б — литая часть крестовины (усовик, сердечник, хвостовик),
7 — болтовой стык в хвостовике крестовины, 8 — ходовой
рельс крестовины с отверстиями крепления контррельса
На нижней нитке (ходовой рельс) справа отображается
серия пачек сигналов от отверстии крепления контррельса
(см. поз. 8). На верхней нитке на этом же участке наблюдают-
ся шумовые сигналы от неконтролируемой литой части кре-
стовины (поз.6).
Внимательным образом следует анализировать пачки сигна-
лов от болтовых отверстий в рубках, примыкающих к хвостови-
ку крестовины (поз. 7). поскольку в этих отверстиях повышена
вероятность образования дефектов 53.1 (особенно в тех рубках,
которые являются приемными но ходу движения поездов).
248
5.1. Формирование сигналов в зоне стрелочных переводов
Рис. 5.8. Вид элементов блока крестовины
(подписи соответствуют рис.5.7)
В последнее время на некоторых дорогах участились случаи
возникновения силыюразвитых трещин в третьем отверстии
рельсового усовика (поз. 4 на рис. 5.7 и 5.8 а). Выявление этих
дефектов существенно осложнено тем, что в этом месте иска-
тельная система дефектоскопа перемещается на начало литой
части крестовины, и указанное отверстие может оказаться ча-
стично или полностью нспроконтролированным.
В рельсовой части усовика между вторым и третьим от-
верстиями (поз. 4) возможно получение ложных пачек сигна-
лов от начала врезки литой части усовика (поз. 5 на рис. 5.8 а
и рис. 5.9).
249
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
Рис. 5.9. Возможные сигналы от переднего края врезки
литой части усовика (подписи по рис.5.7)
Wf л/ft У
Wf Ъ V V V V V V
У V V	>
Рис. 5.10. Дефектограмма стрелочного блока перевода проекта
2750: 1 — сварной стык в остряке, 2 — зона вы прессовки остряка, 3 —
остряк удлиненный, 4 — линия донных сигналов остряка, 5 — отверстия
под крепления тяг остряков, 6 - переход с остряка на рамный рельс,
7 — начало (острие) остряка, 8 и 12 - рамные рельсы, 9 - стыки рамных
рельсов, 10 - изменение характера «подкладочного» процесса в магнит-
ном канале из-за особенностей конструкции скреплений (упорок) рам-
ного рельса, 11 — нехарактерные сигналы в канале 70‘* от отверстий в
рамном рельсе, наведенные от преобразователя 0,}
250
5.1. Формирование сигналов в зоне стрелочных переводов
Рассмотрим формирование сигналов в зоне скоростного
стрелочного перевода проекта 2750 при его контроле совме-
щенным вагоном-дефектоскопом с комплексом «АВИКОН-ОЗ»
(рис. 5.10-5.13).
Конструктивными особенностями элементов перевода
указанного проекта являются удлиненные остряки (поз. 3 на
рис. 5.10) с приварными рельсовыми окончаниями (см. свар-
ной шов - поз.1 рядом с зоной выпрессовки - поз. 2).
Появление дополнительных конструктивных элементов
(остряков с отверстиями крепления тяг, сварного шва привар-
ной части остряка, элементов скреплений (упорок) в рамных
рельсах и проч.) вызывают характерные отклики в магнит-
ном канале, проявляющиеся в виде дополнительных импуль-
сов или в виде изменения характера «подкладочного» процес-
са (поз. 1,7, 10 на рис. 5.10).
Рис. 5.11. Фото элементов
стрелочного перевода (к рис. 5.10),
полученные с бортовых камер
вагона-дефектоскопа
АВИКОН-ОЗМ:
а — зона выпрессовки корневой
части остряка (поз. 2 на рис.5.10);
б — тяга остряка (поз.5); в — начало
остряка с тягой (поз. 7)
25
5. АИАЛИ1 СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
В зоне сварного стыка удлиненного остряка (поз. 1 рис. 5.10)
возможно появление ложных сигналов от преобразователей с угла-
ми а = 58°, у = 34° от следов перешлифовки на подголовочной гра-
ни головки (сигналы с задержкой 45 мкс).
Рис. 5.12. Дефектограмма блока крестовины проекта 2750: 1 — рель-
совый у совик, 2 - три отверстия в рельсовом у со вике, 3 - шумы от
неконтролируемой литой части крестовины, 4 — начало (острие) сер-
дечника крестовины, 5 — сигнал от приварной .хромоникелевой встав-
ки, 6 — сварной стык приварки литого сердечника к рельсовым хвосто-
викам через хромоникелевую вставку, 7 - сигнал от технологического
отверстия крестовины, 8 — шесть отверстий в рельсовом хвостовике
9; 10 и 13 — начало и окончание контррельса, 11 - незначительные сиг-
налы от поверхностных повреждений, 12 — ходовой рельс крестовины
без отверстий
Основными отличиями блока крестовины проекта 2750
от крестовин «обычной» конструкции являются (рис. 5.12 и
поясняющие фото на рис. 5.13):
252
5.1. Формирование сигналов в зоне стрелочных переполов
-отсутствие отверстий в шейке ходового рель-
са для крепления контррельса (поз. 12 парис. 5.12);
-	сварная конструкция крестовины (рис.
5.13 г): к литому сердечнику из высокомарган-
цовистой стали (поз. 3 на рис. 5.12) через хромо-
никелевую вставку (поз. 5) приварены рельсовые
окончания (хвостовики) длиной ок. 3,1 м (поз.9);
-	наличие продольного сварного шва сварки рельсовых
окончаний крестовины и технологического отверстия (см. да-
лее рис. 5.22).
Рис. 5.13. Элементы блока крестовины проекта 2750
(к дефектограмме на рис. 5.12): а — отверстия вусовиках (поз. 2);
б - врезки усовиков (поз.З); в — острие литого сердечника
(поз.4), г — поперечный сварной шов крестовины
и хромоникелевая вставка (поз. 5)
253
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
На дефектограмме крестовина проекта 2750 может быть
легко распознана по отсутствующим отверстиям крепления
контррельса (поз. 12 на рис. 5.12). Кроме того, на верхней нит-
ке слева от неконтролируемой литой части крестовины (поз. 3)
отображаются пачки сигналов от трех отверстий в рельсовом
усовике (поз. 2), а справа - сигналы от шести отверстий в
рельсовом хвостовике крестовины (поз. 8).
Над вторым и третьим отверстиями в рельсовом хвостовике
крестовины (поз.8 на рис. 5.12) возможно появление дефекто-
подобных сигналов от сквозного технологического отверстия
крестовины (см. рис. 5.14).
Ложные
сигналы
от отверстий{ г
I I
\X/WU/

Рис. 5.14. Технологическое отверстие сварной крестовины
2750: а — сигналы в эхо- и зеркальных каналах ПЭП
а = 58 "у = 34° дефектоскопа АВИКОН-11:
б - вид крестовины с отверстием
254
5.1. Формирование сигналов в зоне сзрелочных переводов
Как видно из приведенных примеров, мно-
гие элементы стрелочных переводов могут быть
достаточно надежно проверены при сплошном
контроле съемными (рис. 5.3, 5.4, 5.7, 5.9 и 5.14)
и мобильными (рис. 5.10-5.12) средствами де-
фектоскопии. Весьма информативными для анализа являются и
сигналы магнитного канала вагона-дефектоскопа, по которым
можно определить не только положения элементов сканиру-
емой нитки (начало сердечника крестовины, хромоникелевая
вставка, стыки), по и положения прилегающих элементов (на-
пример, контррельсов).
Анализ сигналов в зоне стрелочных переводов усложня-
ется наличием разнообразных конструктивных отражателей,
значительного уровня шумов и другими факторами. К сожа-
лению, нередко происходят пропуски дефектов из-за не всегда
очевидной траектории движения дефектоскопа по стрелочному
переводу и сложностей привязки сигналов на дефектограмме к
реальному пути. В связи с этим проверку стрелочных перево-
дов съемными дефектоскопами целесообразно осуществлять
в два захода: в общем режиме и в режиме «Болтовой стык».
Это позволит оператору тележки более качественно проверять
болтовые отверстия, а расшифровщику - сравнивать дефек-
тограммы по двум проходам и различать ложные сигналы от
конструктивных отражателей и сигналы от опасных дефек-
тов. Привязку сигналов от возможных дефектов целесообраз-
но производить строго по ходу км прямого или бокового на-
правления (например, правый рамный рельс по ходу км, левый
остряк по ходу км, правая ходовая рубка бокового направления
по ходу км). При идентификации сигналов незаменимую по-
мощь расшифровщику оказывают синхронные видеокадры,
получаемые с бортовых камер вагона-дефектоскопа с аппара-
турой АВИКОН-ОЗМ (рис. 5.11, 5.13).
Рассмотренные выше особенности регистрации сигналов от
основных элементов стрелочных переводов, их взаимное положе-
ние на дефектограммах помогают распознать сигналы от возмож-
ных дефектов в элементах стрелочных переводов.
255
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
5.2.	Сигналы от дефектов в элементах
стрелочных переводов
Стрелочный перевод является, пожалуй, наибо-
==я лсс сложным для ультразвукового контроля участ-
-~i h ком рельсового пути. Рассматривая стрелочный
t) /I перевод в целом, можно выделить пять зон (эле-
у*	ментов) наиболее вероятного образования дефек-
тов1 (выделены красными отрезками на рис. 5.15):
1	- рамные рельсы на участке от переднего болтового сты-
ка до окончания зоны подстрожки (для плотного прилегания
острия остряков сечения головки рамных рельсов в этой зоне
сформированы путем строжки боковой части головки, кроме
того, при скатывании колес железнодорожных составов с остря-
ков на рамные рельсы действуют значительные динамические
нагрузки);
2	- остряки по всей протяженности и, особенно, в зоне вы-
прессовки корневой части (структурные изменения металла в
процессе изготовления), а также сварной стык приварки рель-
совых окончаний остряка;
3	- крестовина (несмотря на то, что их конструкции отли-
чаются: цельнолитые или сварные, с точки зрения дефектоско-
пии эти элементы являются проблемными);
4	- участки ходовых рельсов обеих ниток в области кре-
пления контррельсов, где сечение шейки ослабляется множе-
ством болтовых отверстий;
5	— закрестовинные рубки в зоне болтового стыка.
Все остальные части стрелочного перевода мало отличают-
ся от рельсов звеньевого пути.
Таким образом, причинами образования дефектов в указан-
ных элементах стрелочных переводов являются:
— измененное или ослабленное сечение рельса (головки, шей-
ки, подошвы) ввиду конструктивных особенностей элементов;
1 ОАО «РЖД» утвержден и введен в действие новый классификатор
дефектов и повреждений элементов стрелочных переводов [40]
256
5.2. Сигналы от дефектов в элементах стрелочных переводов
-	возможные концентраторы напряжений в процессе изго-
товления элементов;
-	значительные динамические нагрузки при прохождении
железнодорожных составов.
Зона 1 и 2
Зона 4
Рис. 5.15. Наиболее «проблемные» (но дефектам)
зоны стрелочного перевода
Характерные дефекты в рамном рельсе с измененным
сечением головки в зоне подстрожки (зона 1) приведены на
рис. 5.16. Так же как и в обычных рельсах, поперечные трещи-
ны в головке рамного рельса обычно начинают развиваться от
верхней рабочей выкружки.
Рис. 5.16. Поперечные трещины в головке рамных рельсов
в зоне подстрожки (дефекты по коду ДР.21.2)
Как показывает практика, в головке рамного рельса такие
дефекты развиваются на расстоянии 0,5 - 2,5 м ог переднего
257
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
болтового стыка (рис. 5.17). Поэтому этот участок от стыка
до окончания зоны подстрожки необходимо проанализировать
особенно внимательно.
Зона 1: рамные рельсы
Огверстия
в рамном
рельсе
Переход с
рамного рельса
на остря*
Рис. 5.17. Зона возможного зарождения поперечных
трещин в головке рамных рельсов (а) и сигналы от
дефектов ДР.21.2, развившихся на расстоянии 2,5 м (б)
и ОД м (в) от переднего стыка рамного рельса

258
5.2. Сигналы от дефектов в элементах стрелочных переводов
Очевидно, пропуски даже весьма развитых поперечных
трещин в головке рамных рельсов происходят из-за наличия
в зоне стрелочных переводов значительного уровня шумов
(рис. 5.18) и множества конструктивных отражателей.
Можно предположить, что такие пропуски вызваны и недо-
статочным знанием операторами особенностей конструкции
стрелочных переводов.
ч • • ; 'I
Рис. 5.18. Поперечные трещины головки рамных рельсов,
выявляемые только при расшифровке дефектограмм на
повышенной чувствительности (целесообразно при ана-
лизе сигналов включить режим «Фильтрация
шумов»): а — дефект вблизи болтового отверстия:
б — трещина над отверстием в рамном рельсе
Вследствие изменения профиля головки рамного рельса в
зоне строжки расчетная траектория распространения ультразву-
ковых лучей при контроле типовой схемой прозвучивания (НЭП
259
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУ ГИ
л I
с углами а = 58° или 55°, у = 34°) нарушается. Это
может привести к значительному снижению ам-
плитуды сигналов, отраженных от плоскости де-
фектов, и их пропуску при сплошном контроле
рельсов. Поэтому, в соответствии с требования-
ми действующих нормативных документов, зону
строжки рамного рельса необходимо дополнитель-
но проверять с помощью ручного преобразователя с углом ввода
а = 70° со смещением в сторону рабочей грани.
Характерными дефектами в остряках (зона 2) также явля-
ются поперечные трещины в головке (рис. 5.19).
а)
Рис. 5.19. Зарождение дефектов возможно в.побои части
остряков (а): поперечные трещины в головке
усталостного характера (б) и от поверхностного
повреждения вследствие воздействия колес
подвижного состава (в)
Из-за несхожести профиля головки остряка в его средней
части с профилем головки обычного рельса, аналогично, при
260

5.2. Сигналы от дефектов в элементах стрелочных переводов
сплошном контроле надежное выявление дефектов типовыми
схемами «Змейка», «Зеркальная», «РОМБ» (ПЭП с углом ввода
а - 58°, у = 34°) может не обеспечиваться. При обнаружении по-
перечных трещин в головке остряка более эффективны преоб-
разователи с углами ввода а = 70° и 45° (рис. 5.20 и 5.21), излуча-
ющие ультразвуковые колебания вдоль продольной оси рельсов
(у = 0").
Рис. 5.20. Поперечная трещина в головке остряка (а),
обнаруженная преобразователем с углом 70°
дефектоскопа АВР1КОП-01 с измененной
схемой прозвучивания (б)
Рис. 5.21. Дефект 0.21.2, зафиксированный ПЭП с углами
а = 41-49°у=0° дефектоскопа АВИКОН-О 1
261

5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧЛО КАХ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
Естественно, на участке остряка, где его головка имеет про-
филь обычных рельсов (корневая часть, приварное рельсовое
окончание остряка), дефекты выявляются основными каналами
дефектоскопа более эффективно, чем в средней части остряка
(см. сигналы дефектоскопа АВИКОН-01 на рис. 5.22 — 5.24).
* Рельсовое окончание остряка;
Рис. 5.22. Развитая поперечная трещина в головке
приварного рельсового окончания остряка (дефект 0.21.2)
Ложные сигналы
Остряк
Иногда поперечные трещины в головке остряка развива-
ются рядом со сварным швом приварки рельсового окончания
остряка (рис. 5.23-24).
Рис. 5.23. Дефект 0.21.2, зафиксированный эхо-каналами
ПЭП а = 58° и а = 41-49° дефектоскопа АВИКОН-01
262
5.2. Сигналы от дефектов в элементах стрелочных переводов
Весьма распространенными дефектами ос гряка также являют-
ся трещины в зоне выпрессовки: дефекты кода ДО.20.2 (трещины в
головке и изломы из-за них) и кода ДО.60.2 (трещины в подошве).
Дефекты элементов стрелочных переводов, не отличаю-
щиеся от таких же повреждений в рельсах, учитываются по
классификации дефектов рельсов с добавлением букв перед
цифровым кодом [40], например, дефект 0.52.1 (рис. 5.25). На
представленной дсфектограмме обращает внимание некор-
ректные настройки канала «ЗТМ» (значение условной чувстви-
тельности составляет 28 дБ вместо требуемой чувствительно-
сти К = 14 дБ), а также зеркального канала № 4 дефектоскопа
АВИКОН-01 (24 дБ вместо рекомендуемых 16 дБ).
--- Дефект
0.21.2
Рис. 5.24. Поперечная трещина с зеркальной поверхностью в
головке приварного окончания остряка (а) выявлена
зеркальным и эхо-каналами ПЭП с углом а = 58° (б)
12
Рис. 5.25. Наклонная
горизонтальная
трещина, развивающаяся
в сопряжении
головки и шейки
корневой части остряка
(дефект 0.52.1)
263
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
В последние годы большое количество крестовин проекта
2750 (зона 3 на рис. 5.15) были изъяты из пути из-за развития
дефектов в поперечном сварном шве сердечника крестовины2
(рис. 5.26).
Рис.5.26. Вид крестовины 2750 (а), где 1 - поперечный
сварной шов в сердечнике, 2 — продольный сварной шов
рельсовых окончаний, 3 - технологическое отверстие;
трещины в поперечном сварном шве, 4 — дефект по коду
ДС.30Г2 в сварном шве поз. 1
2 Технологическая инструкция по контролю сварных швов крестовин
проекта ПТКБ ЦП 2750.00.000. выполняемого в условиях эксплуатации.
TII 07.47-2005 [41]
5.2. Сигналы от дефектов в элементах стрелочных переводов
Весьма распространенными дефектами в зоне сварного
шва сердечника крестовины являются горизонтальные рас-
слоения в головке ДС.30Г.2 (рис. 5.26 б, в, г). При их озвучи-
вании прямым преобразователем (а = 0°) формируется серия
характерных пачек сигналов в виде параллельных линий из-за
многократных отражений ультразвука от горизонтальной тре-
щины (рис. 5.27).
Зона 3-а: сварной шов крестовины
Рис. 5.27. Расположение (указано стрелками) поперечного
сварного шва крестовины 2750 (а) и сигналы от
горизонтальных трещин в нем по коду ДС.30Г.2, полученные
дефектоскопами АВИКОН-11 (б) и АВИКОН-01 (в)
265
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
По сигналам эхо-канала прямого ПЭП (рис. 5.27 б, в) можно
точно определить и глубину залегания горизонтальной трещины
в крестовине (см. формулу 3.1 в гл. 3.2.1).
Поперечные трещины сердечника крестовины в зоне кон-
тактной сварки (дефекты ДСП.263) эффективно фиксируются
наклонными преобразователями, причем при движении дефек-
тоскопа со стороны рельсового хвостовика на литой сердечник
дефекты в сварном стыке, как правило, регистрируются наезжа-
ющими каналами и наоборот (рис. 5.28 - 5.29).
Рис. 5.28. Сигналы от развитой поперечной трещины головки в
сварном шве крестовины (справа) и сигналы от сквозного
технологического отверстия (слева)
Рис. 5.29. Сигналы от трещины в сварном шве крестовины
(ДС.56.3), развившейся из шейки в головку
(дефектограмма АВИКОН-01)
266
5.2.	Сигналы от дефектов в элементах стрелочных переводов
В случае излома сердечника крестовины по сварному
стыку фиксируются значительные пачки сигналов как от самого
дефекта, так и от углового отражателя, образованного поверх-
ностью излома и подошвой рельса (рис. 5.30).
эп
Рельсовый усовик
55П
70П
Литой сердечник
Рельсовый хвостовик
45ПН
45ПО
Сигналы от
излома
Сигналы от
х'"'углового отраж.

г
45ЛН
45ЛО
Рис. 5.30. Сигналы от излома сердечника крестовины
2750 по сварному шву из-за развития дефекта ДСП.26.3
(дефектограмма РДМ-2 с регистратором УР-ЗР)
В зоне технологического отверстия крестовин (рис. 5.14)
из-за нарушений технологии сварки рельсовых окончаний воз-
можно развитие поперечных трещин ио коду ДСП.26.2. Сигна-
лы от таких трещин отображаются рядом с третьим отверсти-
ем в рельсовом окончании (хвостовике), считая от поперечного
сварного шва крестовины (рис. 5.31).
На рис. 5.32 представлены явные сигналы от протяженной
(более 320 мм) трещины шейки в рельсовом окончании кресто-
вины 2750, развившейся, по-видимому, от 4-го болтового отвер-
стия в двух направлениях: вниз в сторону подошвы и вверх в
сторону головки с переходом в горизонтальную трещину.
267
5, АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ 1»ЕЛ1>СОВОГО ПУГИ
Зона З-б: технологическое отверстие крестовины
Рис. 5.31. Местонахождение сквозного вертикального
отверстия в сердечнике крестовины (а); фото излома
в этой зоне (б, в) и сигналы от него на дсфектограмме
СВД «Эхо-Комплекс» (г)
268
5.2. Сигналы от дефектов в элементах стрелочных переводов
Рис. 5.32. Сигналы от горизонтальной трещины но коду
С.55 (52) в рельсовом окончании крестовины
(дефектограмма СВД «АВИКОН-ОЗМ»)
В зонах 4 и 5 стрелочного перевода (участки ходовых рель-
сов с контррельсом и рубки, примыкающие к хвостовику кре-
стовины - см. рис. 5.15) характерными дефектами являются
трещины дол говых отверстий по коду 53.1, поэтому эти отвер-
стия следует осмотреть особенно внимательно, используя ре-
жим электронной лупы программы отображения дефектограмм
(рис. 5.33). Кроме того, закрестовинные рубки в зоне болтового
стыка должны быть дополнительно проверены ручными пре-
образователями, при этом на дсфектограмме появится cooi вет-
ствующая отметка о работе ручным преобразова-
телем.
Приведенные примеры наглядно показывают,
что при знании конструкций стрелочных перево-
дов, а также зон наиболее вероятного образования
дефектов можно и при сплошном контроле совре-
менными съемными и мобильными средствами де-
фектоскопии своевременно и успешно обнаружи-
вать большинство дефектов в элементах стрелочных переводов.
При этом доля ручного контроля (в основном, ПЭП с углом 70°)
остается незначительной. В то же время, организация контроля
269
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ IU СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
Зона 5: закроете винные рубки
130
125
120
115
ПО
105
100
85
90
85
80
75
70
85
80
55
Боковой стык
Дефект 53.1
’’	4
Литая крестовина
83? *и8г>1Мм2в1 ми
At
Рис. 5.33. Закрестовиниые рубки
(а) и сигналы от трещины в
первом болтовом отверстии
рубки, развивающейся вниз-
вправо: б — при мелком масшта-
бе дефсктограммы возможен
пропуск дефекта; в - в режиме
электронной лупы дефект четко
виден, кроме того, удобно из-
Закрестовинная рубка
-40 -Э5 -X -25 -20 -15 -13 Л О 5 13 15 20 21 30 И 4С «5
мерять временной интервал At
между сигналами от отверстия
и от трещины (здесь At = б мкс)
270
5.3. Дополнительные возможности анализа дефектограмм и метающие факторы
стрелочных переводов с помощью дефектоскопов-индикаторов
типа РДМ-1 (1М) является устаревшей технологией, не отвечаю-
щей требованиям содержания современного путевого хозяйства.
Для эффективной проверки стрелочных переводов не-
обходимо использовать компактные дефектоскопы с полно-
ценной схемой прозвучивания, с регистрацией сигналов и
отображением подробной дефектограммы (в виде развертки
типа В) по контролируемому участку пути на информатив-
ном экране дефектоскопа (например, на экране дефектоско-
па-штанги АВИКОН-15 - см. гл. 2.3.4). При этом становится
возможным непосредственно в процессе контроля визуально
селектировать сигналы от потенциальных дефектов на фоне
многочисленных отражений от конструктивных отражателей.
5.3.	Дополнительные возможности анализа
дефектограмм и мешающие факторы
5.3.1.	Использование амплитудной огибающей
донных сигналов
Как известно, при контроле рельсов прямым преобразова-
телем (PC ПЭП) с углом ввода ультразвуковых колебаний а = 0°
реализуют зеркально-теневой метод (ЗТМ) контроля рельсов.
При этом анализируют амплитуду сигналов, отраженных от
внутренней (донной) поверхности подошвы рельса — донных
сигналов. В качестве исходного уровня U используют амплиту-
ду донных сигналов на бездефектном участке рельса. Относи-
тельно этого уровня производится настройка дефектоскопа иа
условную чувствительность.
Рекомендуемое в нормативной документации значение чув-
ствительности при контроле рельсов К для прямого преобразо-
вателя составляет 14 (отрицательных) дБ. Это означает, что если
амплитуду донных сигналов U() иа бездефектном участке принять
за единицу, то амплитудный порог соответствует U = O,2Uo
271
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
(рис. 5.34 б). Таким образом, при одногюроговой реги-
страции линия донных сигналов на В-развертке пре-
рывается только при уменьшении амплитуды донно-
го сигнала над дефектным участком более чем в 5 раз
(более чем на 14 дБ) (рис. 5.34, дефект 1). При умень-
шении амплитуды донных сигналов менее чем в пять
раз (например, в 4.8 раза), нс происходит срабатывание
звукового индикатора дефектоскопа, и линия донных сигналов на
дефектограмме не прерывается. В результате дефекты 2 и 3 на
рис. 5.34 не вызывают срабатывание индикатора дефектоскопа и
могут быть не замечены оператором в процессе контроля.
Рис. 5.34. Представление донных сигналов (д.с.):
а) вид рельса с дефектами; б) формирование амплитудной
огибающей д.с.; в) формирование линии д.с. на В-развертке
с учетом порогового уровня U : г) наложение амплитудной
у	1	1	пор
огибающей на В-развертку
272
5.3. Дополнительные возможности анализа дсфектограмм и мешающие факторы
Эта проблема была решена при введении многоуровневой
регистрации сигналов сплошного контроля рельсов (впервые ре-
ализована в регистраторах PII-01 дефектоскопа АВИКОН-О 1 в
2001 г.). При этом появилась возможность проследить изменения
амплитуд донных сигналов в процессе контроля и отобразить их
огибающую. В программах отображения сигналов дефектоско-
пов типа «АВИКОН» реализована специальная функция, вклю-
чающая режим отображения огибающей амплитуд донных сиг-
налов (на рис. 5.34 б и г - линия черного цвета), получаемой по
мере перемещения преобразователя. Для удобства амплитудная
огибающая отображается непосредственно на В-развертке (на
дорожке для сигналов преобразователя с углом 0° - рис. 5.34 г).
Это эквивалентно наложению друг на друга двух систем коор-
динат: «время распространения УЗК - координата преобразова-
теля» (t - S|n||) и «амплитуда эхо-сигналов - координата преоб-
разователя» (В-развертка + амплитудная огибающая).
При движении скользящей по рельсу искательной системы
дефектоскопа амплитуда донных импульсов изменяется (флук-
туирует) в небольших пределах (±2 - 4 дБ), поэтому огибающая
донных импульсов не бывает абсолютно стабильной и горизон-
тальной, а также флуктуирует. Исключение могут составлять
только дефектоскопические системы с колесными ультразвуко-
выми преобразователями (реализованы в дефектоскоп пой теле-
жке АВИКОН-14), где за счет плотного прилегания
эластичной полиуретановой оболочки колеса к рель- Г*
су наблюдается весьма стабильный акустический
контакт и флуктуация существенно меньше (±1 —
2 дБ; см. гл. 2.3.3).
Анализ амплитудной огибающей донных сигна-
лов в процессе расшифровки дефектограмм позволя-
ет получить следующие преимущества:
1.	Принятие решения о степени опасности дефекта
Поскольку на традиционной дефектограмме линия донных
сигналов прерывается только при снижении амплитуды сиг-
налов ниже порогового уровня U , в некоторых случаях не-
273
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА ( ЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
возможно зафиксировать фактическое уменьшение амплитуды
донных сигналов, и, соответственно, обнаружить дефект пря-
мым преобразователем.
Это может происходить, например, когда горизонтальная
трещина только частично заходит в проекцию шейки и не вызы-
вает существенного ослабления донных сигналов (как дефект 3
на рис. 5.34). При наличии же поперечной трещины в головке,
заходящей в зону проекции шейки, ослабление донных сигналов
происходит кратковременно (дефект 2 на рис. 5.34) и может быть
не замечено оператором.
Включение отображения амплитудной огибающей позволя-
ет проанализировать поведение донных сигналов на контроли-
руемом участке рельсов и зафиксировать даже незначительное
или кратковременное снижение их амплитуды (без привязки к
пороговому уровню). В этом случае появляется дополнительная
диагностическая информация, которая позволяет более обосно-
ванно принять решение о дефектности рельса по зеркально-те-
невому методу в дополнение к другим методам контроля рель-
сов (рис. 5.35).
Рис. 5.35. Кратковременное
уменьшение амплитуды донных
сигналов над поперечной трещиной
головки рельса, фиксируемое с
помощью амплитудной огибающей
2.	Оценка качества акустического контакта
На некоторых участках пути можно наблюдать, что хотя ли-
ния донных сигналов является практически непрерывной, фак-
тически амплитуда донных сигналов на контролируемом участ-
ке едва превышает заданный уровень U = 0.2U} (рис. 5.36 а).
При этом качество акустического контакта на данном участке
274
5.3. Дополнительные возможности анализа дефектограмм и мешающие факторы
является неудовлетворительным, а, значит, дефекты при сплош-
ном контроле могут быть не зафиксированы.
При качественном акустическом контакте амплитудная
огибающая ведет себя стабильно (без постоянных скачкообраз-
ных изменений), а ее амплитудный уровень близок к единице
(рис. 5.36 б).
б)
Рис. 5.36. Анализ качества акустического контакта:
О'
а — недостаточное качество контакта;
б — стабильный контакт
3.	Точная «привязка» сигналов от дефектов
Как правило, качественно обработанные (зашлифованные)
сварные стыки рельсов не вызывают появление эхо-сигналов в
каналах съемных дефектоскопов (главным образом, сварка фик-
сируется магнитным каналом вагонов-дефектоскопов). В связи
с этим, при анализе сигналов бесстыкового пути весьма трудно
осуществить качественную «привязку» сигналов от дефекта к
реальному пути, т.к. такие регулярные отражатели, как болто-
вые стыки рельсов, встречаются только в уравнительных про-
летах (обычно, через 800 м).
Однако в зоне термического влияния в сварном стыке (в пре-
делах 50 — 60 мм в обе стороны от шва) наблюдается ослабление
амплитуды донных сигналов вследствие затухания ультразвука
на структуре металла в сварном шве.
275
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
На рис. 1.47 (см. гл. 1.8) показан фрагмент дефсктограм-
мы АВИКОН-11 бесстыкового пути с амплитудной огибаю-
щей донных сигналов (линия зеленого цвета). Сварные стыки
рельсов идентифицированы по кратковременным ослаблениям
амплитуды донных сигналов, следующим через каждые 25 м
(соответствует длине одного рельса). На увеличенных фрагмен-
тах видно, что линия донных сигналов (красного цвета) в зонах
сварки не прерывается, хотя по огибающей видно характерное
изменение (уменьшение) амплитуд сигналов в зонах термиче-
ского воздействия. Таким образом, появляется возможность
произвести точную привязку сигналов от дефекта на бесстыко-
вом пути (см. пример на рис. 1.47: привязка 5 м от 2-го сварного
стыка от пикета % по ходу км).
Кроме рассмотренных выше возможностей, использование
амплитудной огибающей позволяет локализовать участки с кор-
розией подошвы (см. гл. 4.4.2).
5.3.2.	Определение глубины залегания дефектов
зеркально-теневым методом при наклонном
вводе ультразвуковых колебаний
Зеркально-теневой метод (ЗТМ) не позволяет определять
глубину залегания дефекта, так как ориентирован только иа от-
слеживание донных сигналов (сигнал есть - дефекта пет; ам-
плитуда сигнала ниже порога — возможны дефект или плохой
контакт преобразователя с рельсом).
Однако, как было замечено автором еще в 1984 г. [42], при реа-
лизации ЗТМ с помощью двух наклонных преобразователей (в так
называемой схеме «V» - см. гл. 1.4) по поведению донного сигнала
возможна дифференциация причин пропадания донных сигналов:
-	из-за внутренних дефектов;
-	из-за загрязненности поверхности (или поверхностных
повреждений);
-	из-за коррозии подошвы.
Однократное пропадание донных сигналов (рис. 5.37 а), как
правило, вызвано ухудшением отражающих свойств подошвы
276
5.3. Дополнительные возможности анализа дефектограмм и мешающие факторы
рельса, например, из-за коррозии (условно можно считать, что
«дефект» находится на максимально возможной глубине h = Н,
где Н - высота рельса).
При наличии внутренней локальной иесплошности ли-
ния донного сигнала на дефсктограммс пропадает дважды
(рис. 5.376): при нахождении дефекта на траектории ультразву-
кового пучка отъезжающего ПЭП (до однократного отражения)
и при наезде на дефект наезжающим ПЭП. В этих случаях рас-
стояние между пропаданиями донных сигналов L меньше базо-
вого расстояния между преобразователями системы (Б = 285 -
350 мм в зависимости от углов ввода 38° или 45°), но больше
нуля. Это свидетельствует о том, что компактный дефект нахо-
дится внутри рельса (0 < h < Н, см. рис. 5.37 б).
Если расстояние между двумя пропаданиями дойных сигна-
лов L равно Б (рис. 5.37 в), то. как правило, это — поверхностное
повреждение рельса (можно считать, что «дефект» находится на
минимальной глубине h = 0).
L=0
OLE
Рис. 5.37. Анализ причин пропадания донных сигналов:
а) из-за дефектов подошвы рельса; 6) из-за внутренних
дефектов; в) из-за дефектов на поверхности катания
Как показано в [42], глубину залегания А локаль-
ного дефекта можно оценить но расстоянию между
двумя пропаданиями донных сигналов L по формуле:
h=H(l-L/E).
277
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
Таким образом, при реализации зеркально-теневого метода
при наклонном вводе ультразвуковых колебаний, возможно до-
статочно точное определение глубины залегания центра дефекта.
5.3.3.	Анализ сигналов от повреждений на поверхности
катания рельсов
При контроле рельсов с поверхностными и подповерхност-
ными расслоениями как операторы дефектоскопов, так и рас-
шифровщики дефектограмм могут испытывать определенные
проблемы при идентификации сигналов. Сложность заключа-
ется в том, что в момент нахождения прямого или наклонных
преобразователей над расслоением («пленкой») практически
по всем каналам дефектоскопов фиксируются эхо-сигналы, вы-
званные многократными переотраже ниями ультразвука в
тонком слое металла (см. рис. 3.33 в гл. 3.2.3). При этом за-
частую происходит перебраковка рельсов по неопасным де-
фектам, т.к. амплитуда получаемых сигналов может оказаться
весьма значительной, а индицируемая глубина поверхностных
дефектов за счет многократных переотражений, как правило,
значительно больше, чем реальная глубина расслоения.
Во многих случаях все же возможно провести детальный
анализ сигналов на дефектограмме и более обоснованно при-
нять решение об опасности дефектного сечения. Известно, что
протяженность (границы) поверхностного рассло-
г ения фиксирует прямой преобразователь (по про-
i паданию линии донных сигналов). Зная схему раз-
£ мещения преобразователей в искательной системе
-ц f дефектоскопа, необходимо выяснить, получена ли
анализируемая наклонная пачка сигналов от переот-
2^ W’ ражений в пленке или она зафиксирована от внутрен-
ней поперечной трещины в головке рельса.
Например, если в искательной системе дефектоскопа на-
клонный преобразователь расположен по ходу движения де-
фектоскопа впереди прямого ПЭП на расстоянии L (рис. 5.38 а),
то и пачку сигналов от наклонного ПЭП нужно перенести на
278
5.3. Дополнительные возможности анализа дсфектограмм и мешающие факторы
Рис. 5.38. Анализ дефектных сечений: а — расстояние L между
прямым и наклонным преобразователями в схеме прозвучивания
дефектоскопа; б — наклонная пачка получена от поверхностного
расслоения; в — потенциально опасные сигналы
дефектограмме вперед по ходу движения на расстояние L (для
компенсации пространственного разнесения двух указанных
преобразователей). Отсутствие в этом месте дойного сигнала
позволяет утверждать, что наклонная пачка сигналов получена
в момент нахождения наклонного преобразователя па рассло-
ении (рис. 5.38 б), т.с. это сигналы от неопасного дефекта. В
противном случае (рис. 5.38 в) наличие донного сигнала в ука-
занном месте свидетельствует, что в момент формирования на-
клонной пачки наклонный преобразователь располагался перед
расслоением и озвучил поперечную трещину под ним.
Соответственно, если наклонный ПЭП расположен в ис-
кательной системе позади прямого ПЭП, то интересуемую на-
клонную пачку сигналов от него нужно перенести от своего мс-
279
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
сторасположения назад против хода движения дефектоскопа на
соответствующее расстояние L.
Указанные манипуляции на дсфектограмме следует прово-
дить в режиме отображения обычной В-развсртки (без сведения).
Возможность разделения сигналов от незначительных по-
верхностных повреждений и от опасных внутренних дефектов
по предложенной выше методике повышает достоверность кон-
троля рельсов.
5.3.4.	Контроленепригодные участки рельсов
Протяженные поверхностные повреждения
(пробуксовки, расслоения, выкрашивания - рис.
5.39 а) головки рельсов препятствуют эффективно-
му вводу ультразвуковых колебаний с поверхности
катания вглубь рельса и делают такой участок фак-
тически контроленепригодным (с поверхности ката-
ния). Наиболее четко поверхностные дефекты фик-
сируются магнитным каналом вагона-дефектоскопа (рис. 5.39
б), при этом па дсфектограмме наблюдаются многочисленные
импульсы незначительной амплитуды от повреждений. Пря-
мым ультразвуковым преобразователем фиксируются много-
кратные пропадания линии дойных сигналов.
В наклонных и прямом ультразвуковых эхо-каналах от по-
верхностных повреждений фиксируется значительное количе-
ство шумоподобных сигналов на разных глубинах (рис. 5.39 в),
что существенно затрудняет обнаружение внутренних опасных
дефектов на их фоне.
Согласно [43] коптроленепригодными считаются рельсы,
ультразвуковой контроль которых с поверхности катания голов-
ки рельсов невозможен. Их осмотр должен проводиться комис-
сией для принятия решения о возможности их дальнейшей экс-
плуатации.
280
5.3.	Дополнительные возможности анализа дефектограмм и мешающие факторы

к
i*. !• Д. t
Рис. 5.39. Контроленепригодные участки с повреждениями
поверхности катания рельсов: а — фотоизображение с
видеокамер вагона-дефектоскопа АВИКОН-ОЗМ; б — сигналы
магнитного канала и нестабильность донных сигналов;
в — шумоподобные сигналы от переотражений ультразвука
в расслоившемся слое металла
281
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
5.3.5.	Помехи и мешающие сигналы в
ультразвуковых каналах
При контроле рельсов на кривых участках рельсового пути
возможно смешение блоков резонаторов от продольной осп
рельса и нарушение центровки искательной системы дефекто-
скопа (рис. 5.40). При этом иа дсфсктограммах формируются
мешающие сигналы в эхо-канале прямого преобразователя. При
смещении ПЭП (а = 0°) могут происходить многократные от-
ражения ультразвука от радиусного перехода головки в шейку и
формируется серия протяженных параллельных линий, распо-
ложенных на временных задержках, кратных 15 мкс или 45 мм
(15, 30, 45, 60 мкс). При значительном смещении искательной
системы дефектоскопа от продольной оси рельса линия донных
сигналов может прерываться.
I
Рис. 5.40. Смещение прямого преобразователя (а = 0") от
продольной оси рельса (а) и формирование параллельных
горизонтальных линий на В-развертке при озвучивании
радиусного перехода головки в шейку (б)
Аналогичные сигналы могут быть получены при контроле
рельсов со значительным боковым износом (как правило, на-
ружная нитка в кривых), когда преобразователи оказываются
наклоненными вследствие непараллельное™ поверхности ка-
тания и подошвы рельсов. При этом не только формируются ме-
шающие сигналы одновременно с пропаданием донных сигна-
282
5.3. Дополнительные возможности анализа дефектограмм и мешающие факторы
лов, но н возможен пропуск опасных дефектов из-за нарушения
расчетной траектории распространения ультразвуковых лучей в
головке и шейке рельсов [44].
Появление повторных пачек сигналов от торцов рельсов
в зоне болтового стыка (рис. 5.41), как правило, вызвано пере-
усилснием ультразвуковых наклонных каналов дефектоскопа
(а = 58°)- Эти сигналы исчезают при переключении порога ото-
бражения сигналов с уровня «минус 6 дБ» на «О дБ».
Рис. 5.41. Дополнитель-
ные пачки сигналов от
торцов головки рельсов в
зоне болтового стыка из-
за повышения
чувствительности
каналов (а = О")
На рис. 5.42 показан пример неудовлетворительного каче-
ства контроля рельсов. Анализируя приведенную дефектограм-
му, можно сделать следующие выводы:
1)	из-за отсутствия подачи контактирующей жидкости под
блок резонаторов БР1 или иеподключение БР1 к дефектоскопу
отсутствуют сигналы от всех наезжающих каналов;
2)	некорректно установлены границы зоны временной се-
лекции сигналов для звуковой индикации дефектоскопа в эхо-
каналах контроля головки и шейки (см. рекомендуемые значе-
ния границ строб-импульсов системы АСД в Руководстве по
эксплуатации на дефектоскопы);
3)	завышена условная чувствительность К зеркального ка-
нала контроля головки (28 дБ вместо рекомендуемых 16 дБ);
4)	сигналы от ударной помехи при прохождении стыка
рельсов;
283
5. АНАЛИЗ СИГНАЛОВ НА СЛОЖНЫХ УЧАСТКАХ РЕЛЬСОВОГО 115 TH
5)	повторная пачка сигналов от торца головки рельса из-за
повышенной чувствительности.
Рис. 5.42. Пример некачественной настройки дефекто-
скопа (подписи позиций см. в тексте)
Как правило, появление на дефектограммах
нетипичных пачек сигналов или отсутствие
сигналов от конструктивных отражателей, вы-
звано некорректной настройкой каналов де-
фектоскопа, ошибками при наладке искательных
систем и при нарушении технологии контроля
рельсов. В этом случае расшифровщик должен
оперативно сообщать оператору на линии о необходимости кор-
рекции параметров дефектоскопа.
284
К ВОПРОСУ
ОБ АВТОМАТИЗАЦИИ
ОБРАБОТКИ
ДЕФЕКТОГРАММ
6.1.	Опыт автоматизации обработки
сигналов в зарубежных системах
При использовании развертки типа В как в отечествен-
ных, так и в зарубежных системах дефектоскопии рельсов ана-
лиз сигналов контроля в основном производится оператором
(«вручную»). Грамотный анализ требует знания достаточно об-
ширного теоретического и практического материала, навыков
по распознаванию сигналов и огромной концентрации внима-
ния в процессе расшифровки. Несмотря на эти условия, влия-
ние «человеческого фактора» все же существенно сказывается
на результатах анализа.
Из статистики ОАО «РЖД» следует, что количество изломов
ежегодно снижается, однако, одна треть изломов рельсов про-
изошли по дефектам, сигналы от которых были зафиксирова-
ны дсфсктоскопными средствами. По всем признакам оператор
при расшифровке должен был классифицировать эти сигналы
как дефектные, но по ряду причин (невнимательность, недоста-
точные знания, сложность ситуации, усталость и др.), они были
пропущены и привели к печальным результатам. И это, в пер-
285
6. К ВОПРОСУ ОБ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ДЕФЕКТОГРАММ
вую очередь, связано с тем, что на оператора ложится огромная
нагрузка при анализе дефектограмм и выборе решения о при-
надлежности сигналов к дефектам, помехам или к конструктив-
ным отражателям.
Выходом из сложившейся ситуации был бы пе-
реход на автоматическую расшифровку сигналов
контроля. Сложность этой проблемы обусловлена
нс только трудностью создания соответствующих ал-
горитмов обработки сигналов от многообразных де-
фектов рельсов, но и с постоянно изменяющимися
условиями контроля, вызванными, как правило:
-	загрязненностью поверхности сканирования рельса;
-	неоптимальным прижатием искателей к поверхности ка-
тания (особенно при преодолении неровностей в зоне сварных
и болтовых стыков и локальных повреждений поверхности
рельса);
-	неравномерной подачей контактирующей жидкости при
изменении скорости сканирования в широком диапазоне (от О
до 60 км/ч);
-	износом головки рельса (отклонение углов ввода ультра-
звуковых колебаний и нарушение расчетных схем озвучивания
сечений рельсов);
-	несовершенной центровкой искательных систем относи-
тельно продольной оси рельса;
-	нарушением параметров настройки дефектоскопа;
—	изменением акустических свойств металла рельсов раз-
ных производителей и лет выпуска;
-	изменением параметров ПЭП вследствие износа и измене-
ния температуры.
По нашим данным, только из-за нестабильности ввода уль-
тразвуковых колебаний уровень сигналов от одного и того же
отражателя может изменяться до 30 дБ (!).
В большинстве случаев расшифровку сигналов сплошного
контроля рельсов по настоящее время выполняют визуально, не-
смотря па то, что опыт использования этих средств, как в России,
так и за рубежом составляет десятки лет.
286
6.1. Опыт автоматизации обработки сигналов в зарубежных системах
Можно отмстить, что частично проблема автоматической
расшифровки была решена уже в середине 80-х годов прошло-
го века. В частности, в дефектоскопной автомотрисе, много лет
успешно эксплуатирующейся на французских ж.д. (рис. 6.1),
система практически в реальном времени обрабатывает посту-
пившие в процессе контроля сигналы с многоканального де-
фектоскопического комплекса и, при удовлетворении сигналов
заданным критериям, автоматически маркирует рельсы струей
краски, подаваемой под высоким давлением. Несмываемая кра-
ска желтого цвета на протяжении пути 0.4 или 1,0 м (опция)
наносится на внутреннюю сторону дефектного рельса (на перо
подошвы) и на середину шпалы.
Рис. 6.1. Дефектоскопная автомотриса (без сплошной реги-
страции сигна лов) на железных дорогах Франции с автома-
тической отметкой дефектных участков непосредственно
на рельсовом пути
Такой же системой автоматической маркировки дефектов
оснащен поезд (двухвагонная автомотриса) для ультразвуко-
вой проверки рельсов SPENO US 6-1 и US 2 (US 1-10) (рис.
6.2) [45] и вагон-дефектоскоп с аппаратурой SFB-100/NT (фир-
мы «ScanMaster», Израиль) [46].
В последних системах кроме автоматической обработки в
реальном времени, ориентированной на отметку краской участ-
287
6. К ВОПРОСУ ОБ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ДЕФЕКТОГРАММ
ков рельсов, где предполагаются большие дефекты, ведется
подробная запись всех сигналов для постобработки, в основ-
ном, вручную (оператором).
Рис. 6.2. Поезд-дефектоскоп фирмы Speno [45]
В указанных системах функция распознавания сигналов от-
ключается как при прохождении болтовых стыков, так и при
проезде по стрелочным переводам. Для выключения системы
при прохождении болтовых стыков используются лазерные си-
стемы триангуляции (по одной на каждый рельс). При наезде на
стрелочный перевод электромагнитные бесконтактные датчики,
установленные в передней и задней части поезда, автоматически
включают устройство для поднятия искательной системы.
Таким образом, известные системы обработки обеспечива-
ют анализ сигналов ультразвукового контроля рельсового пути
только в зоне основного металла, где, как правило, отсутству-
ют конструктивные отражатели. Получается так, что разработ-
чики указанных систем изначально существенно облегчили
себе задачу. В то же время, как следует из ежегодной статисти-
ки, именно зоны болтовых стыков и стрелочных переводов яв-
ляются наиболее проблемными с точки зрения появления в них
опасных дефектов. И эти участки после прохода такой автомо-
трисы приходится контролировать вручную или же с использо-
ванием однониточных дефектоскопов.
288
6.1. Опыт автоматизации обработки сигналов в зарубежных системах
Введение системы запоминания (регистрации) информации
в рассмотренных выше средствах контроля позволяет сохранять
все данные по различным дефектам, еще неопасным для дви-
жения. В дополнение к ним сохраняются и основные параме-
тры контроля (усиление, положения стробирующих импульсов,
пороговых уровней). Таким образом, появляется возможность
сравнивать результаты двух последовательных циклов измере-
ний и анализировать состояние каждого дефекта (мониторинг).
В первых образцах мобильных средств контроля системы
обработки с автоматической селекцией в основном обеспечива-
ли фильтрацию сигналов от потенциальных дефектов на фоне
шумов. Кроме того, они производили локализацию зоны отра-
жения по времени распространения ультразвуковых колебаний.
С учетом того, что сигналы от каждого типа дефекта иа раз-
вертке типа В имеют «характерный акустический признак», в
процессе перемещения преобразователя (искательной системы) в
памяти системы запоминаются поступающие сигналы (рис 6.3 а).
б)
Рис. 6.3. Временное сме-
щение эхо-сигналов при
перемещении преобразо-
вателя и представление
их на матрице х - р [46]:
а — уменьшение времени
пробега у.з. колебании при
движении ПЭП к дефекту
D; б - представление сиг-
налов (е. — е, сигналы от
трещины, е - одиночная
помеха)
Л xz Л xz Ах/ A xz Л xz Л xz Л xz Л xz V
289
6. К ВОПРОСУ ОБ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ДЕФЕКТОГРАММ
Содержимое этой памяти визуально представляется в виде
двумерной карты или матрицы, в которой по оси х отображается
ступенчатое продвижение преобразователя по рельсу, а по оси
у - время распространения ультразвуковых колебаний до отра-
жателя (дефекта) и обратно (рис.6.3 б).
На первом уровне ячейки матрицы по осям х и у заполня-
ются по мере поступления сигналов. Дефект проявляется в виде
серии точек определенной конфигурации. Если между появля-
ющейся в рамке информацией и предварительно запрограмми-
рованными параметрами характерных особенностей принятых
сигналов имеется соответствие, то с определенной вероятно-
стью автоматически принимается решение об обнаружении де-
фекта конкретного типа (рис. 6.4).
Рис. 6.4. Пример автоматического выделения сигналов
от трещины в болтовом отверстии
При наличии трещины в рельсе нередко эхо-сигналы посту-
пают в разные дефектоскопические каналы. С учетом времен-
ного сдвига, обусловленного размещением преобразователей
вдоль рельса, полученные данные группируются экспертной
системой для проверки возможной принадлежности этих сиг-
налов к одному и тому же дефекту.
Кроме временных параметров (временного смещения эхо-
сигналов по мере перемещения преобразователя), в системах
обработки начинают использоваться и амплитудные особенно-
сти сигнала. В частности, в израильской аппаратуре SFB-100/NT
290
6.1. Опыт автоматизации обработки сигналов в зарубежных системах
амплитудная дискретизация поступающих сигналов составляет
32 уровня, что вполне достаточно для выделения эхо-имнульсов
на фоне шумов. В то же время, дискретизация временной зоны
также на 32 ячейки явно недостаточна для корректной оценки
координат дефектов в рельсе (особенно при озвучивании пря-
мым преобразователем). С другой стороны, используемая ма-
трица 32x32 заметно упрощает обработку.
Более мощная система распознавания сигналов контроля
предложена специалистами фирмы «Dapco Industries Inc» [47]
и реализована, в частности, в аппаратуре RTS-1000 вагона-де-
фектоскопа.
В памяти хранятся предварительно калиброванные (кон-
трольные) наборы данных, полученные в ходе анализа дефекто-
грамм в полуавтоматическом режиме. В дальнейшем
применена иерархическая конвейерная система рас-
познавания образов, в которой используется много-
уровневая структура. Каждый уровень выполняет кон-
кретный аспект общей задачи распознавания образов:
на первом уровне - обнаружение явления;
на втором - пространственное преобразование;
на третьем — распознавание аномальных сигналов;
на четвертом уровне - распознавание образа дефекта.
На первом уровне в каждом дефектоскопическом канале
определяется наличие в потоке поступающих сигналов эхо-им-
пульсов от конкретных отражателей (явлений, представляющих
значимость). При этом для каждого класса явлений в памяти
системы хранятся типичные свойства данных с определенны-
ми параметрами (временное положение, количество импульсов
в группе для эхо-каналов или пропадания донных сигналов для
канала с прямым преобразователем). Все сигналы, находящи-
еся вне анализируемых временных зон и нс удовлетворяющие
заданным критериям (например, по числу импульсов в пачке),
отбрасываются.
На втором уровне осуществляется пространственное пре-
образование сигналов с учетом геометрического расположения
(позиции и ориентации) преобразователей, углов ввода и ско-
291
6. К ВОПРОСУ ОБ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ДЕФЕКТОГРАММ
рости распространения ультразвуковых волн в металле рельса.
При этом учитываются и углы раскрытия диаграммы направ-
ленности ультразвуковых лучей, допустимые погрешности рас-
чета и амплитуды эхо-сигналов (интенсивность). Все это по-
зволяет вычислить позицию и «размер» отражающего объекта
(дефекта) с учетом сигналов разных каналов (например, данные
каналов с преобразователями 70° и О5 от дефекта в головке рель-
са). Отклики из разных каналов представляются графически в
двумерной координате. При этом сигналы разных каналов на
изображении рельса в профиль или в поперечном направлении
отображаются разными цветами (рис.б.5).
Рис. 6.5. Автоматическое выделение сигналов от конструктивных
отражателей (болтовых отверстий и торцов рельсов) и аномаль-
ных зон (дополнительное отверстие рядом с первым от стыка
болтовым отверстием) системой обработки DAPCO [47]
На третьем уровне производится сканирование дефекто-
граммы, сформированной на втором уровне и, используя метод
группировки, осуществляется распознавание образов простых
объектов (например, болтовых отверстий). Сканирование де-
292
6.1. Опыт автоматизации обработки сигналов в зарубежных системах
фектограммы осуществляют с целью поиска эхо-сигналов, кото-
рые группируются вместе. Группировка эхо-сигпалов осущест-
вляется с учетом глубины залегания, номера канала, близости
откликов друг к другу. Задавая различные комбинации указан-
ных параметров, можно распознать простые образы групп сиг-
налов. которые всегда пространственно коррелировапы.
На четвертом уровне осуществляется распознавание об-
раза на более высоком уровне. При этом рассматривают серию
образов, сформированных па третьем уровне, сопоставляют их
с типовыми образами. Работа каскада заключается в сканирова-
нии потока образов дефектов и их сопоставлении с образами,
хранящимися в памяти. Каждый образ состоит из грамматики,
которая задаст последовательность базовых аномалий, которые
могут встретиться при распознавании образов. Образ должен
соответствовать ряду требований, задаваемых пользователем и
определяться местоположением по высоте и длине рельса.
Каскад обладает способностью отличать дефекты в контро-
лируемом изделии (например, лопнувший рельс) от конструк-
тивных элементов (от болтового стыка) в автоматическом ре-
жиме в реальном масштабе времени. В связи с этим отпадает
необходимость останавливать работу вагона-дефектоскопа для
ручной проверки источника ультразвуковых сигналов.
Результатом работы всей системы обработки является рас-
печатка каждого распознанного образа с указанием:
-	глубины залегания;
-	условной протяженности объекта и координаты (позиции)
по длине рельса;
-	описание распознанного объекта (текстовая информация);
-	указание о том, что опознанный объект является конструк-
тивным отражателем или дефектом.
Следует отмстить, что идеи первого и второго уровня об-
работки (выделение значимых сигналов на фоне шумов и их
пространственное преобразование) не являются новыми и, как
следует из изложенного выше, давно уже реализованы и в дру-
гих системах.
29’
6. К ВОПРОСУ ОБ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ДЕФЕКТОГРАММ
Основной идеей системы рассмотренной обработки являет-
ся интеграция нескольких видов работ по распознаванию в еди-
ную структуру с форматом данных, обеспечивающим работу
всей системы с высокой скоростью. Весьма важно, что оператор
в процессе работы может регулировать параметры группировки
сигналов и критерии отнесения их к значимым или, наоборот, к
помехам, добиваясь минимизации ложной браковки.
		 Обращает на себя внимание то, что во всех
[___^^*1 описаниях автоматизированных систем обра-
I	ботки подчеркивается, что все эти -«экспертные.
'---многоуровневые» системы предназначены, в ос-
новном, для «оказания содействия оператору в
выполнении поставленных перед ним задач» по
обнаружению дефектов, для «упрощения проверки и повыше-
ния качества проведения ультразвукового контроля рельсов»
|45, 47]. Во всех рассмотренных системах окончательное реше-
ние принимает оператор, а система, в лучшем случае, выраба-
тывает решение о включении краскоотметчика на явных дефек-
тах и помогает оператору при окончательной расшифровке.
Программами автоматизации процесса расшифровки сиг-
налов контроля занимаются нс только за рубежом, но и в на-
шей стране.
Еще в 1997 г. при внедрении первого в России вагона-де-
фектоскопа, совмещающего ультразвуковые и магнитный мето-
ды контроля (СВД - совмещенный вагон-дефектоскоп), в ОАО
«Радиоавионика» была реализована функция автоматического
выделения сигналов от дефектов кода 53.1. При появлении сиг-
налов с временным интервалом не более 16 мкс (на развертке
тина В - две параллельные линии) эти сигналы подсвечивались
красным цветом, предупреждая расшифровщика о возможной
трещине в болтовом отверстии.
При массовом внедрении двухниточного микропроцессор-
ного дефектоскопа типа АВИКОН-01 с регистратором (2001 -
2002 г.г.) была разработана программа отображения ИПБ-01 с
широким набором функциональных возможностей автоматиза-
6.1. Опыт автоматизации обработки сигналов в зарубежных системах
ции обработки дефектограмм, в том числе, имеющая элементы
автоматического выделения и протоколирования (с указанием
координат) аномальных мест.
Если указанные программы были ориентированы толь-
ко на обработку сигналов конкретных дефектоскопических
комплексов (в вагоне - АВИКОН-ОЗ, ИПБ-01 - дефектоскопа
АВИКОН-01), то программно-аппаратный комплекс неразру-
шающего контроля (ПАК НК) изначально предназначен для со-
вместного анализа дефектоскопической информации практиче-
ски от всех средств, эксплуатируемых на сети железных дорог
ОАО «РЖД».
Эта задача не является актуальной для зарубежных специ-
алистов, где рельсы контролируют достаточно редко и, как пра-
вило, однотипной системой. На российских железных дорогах
даже в течение месяца один и тот же участок рельсового пути
может быть проконтролирован дефектоскопическими комплек-
сами до пяти модификаций (например, тележками АВИКОН-11,
РДМ-2 и АДС-02, автомотрисой типа АДЭ и вагоиом-дефекто-
скопом с аппаратурой АВИКОН-ОЗ). При этом каждое средство
имеет свое программное обеспечение, несогласованное с други-
ми программами.
В результате не только усложняется процедура анализа сиг-
налов контроля (каждый раз приходится загружать программу
конкретного дефектоскопа со своей спецификой, обозначения-
ми и расположениями каналов контроля иа дсфектограмме), но
и становится невозможным корректное сравнение сигналов от
развивающихся дефектов (ДР). Это связано с тем, что сигналы
от одного и того же дефекта получены при разных условиях
(чувствительностях) и при разной дискретизации как по време-
ни, так и по длине рельса.
Возможность расшифровки дефектоскопических данных от
разных типов съемных и мобильных средств в одной программе
ПАК НК позволила более обоснованно принимать решение о
наличии или отсутствии опасных дефектов в рельсах.
Естественно, это дает возможность с большей уверенно-
стью приступить и к мониторингу (наблюдению за изменением
295
6. К ВОПРОСУ ОБ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ДЕФЕКТОГРАММ
состояния) за отдельными участками рельсов с зарождающими-
ся дефектами. По диагностируемым параметрам (по количеству
эхо-сигналов в пачке, по числу каналов, зафиксировавших де-
фект) можно осуществлять аналитическое прогнозирование со-
стояния контролируемого изделия, включающее, как известно,
две последовательные операции:
- операцию интерполяции по обработке известных данных,
при которой определяют закономерность изменения процесса
(тенденцию развития дефекта в контролируемом изделии);
— операцию экстраполяции по определению будущих изме-
нений состояний контролируемого объекта (прогнозирования
по уже известной тенденции развития дефекта).
6.2.	Основные этапы обработки сигналов
сплошного контроля рельсов
Анализ подходов и технических решений по автоматизации
сигналов сплошного контроля рельсов специалистов зарубеж-
ных фирм и многолетнего опыта в этой области отечественных
специалистов позволяет сделать вывод, что данная проблема
является многофакторной, весьма сложной и полностью нере-
шенной ни в одной стране мира.
На время подготовки данной книги (2013 г.) основными целя-
ми введения автоматизированной расшифровки сигналов много-
А
канального контроля рельсов, по мнению авторов,
явл я ются:
-	снижение нагрузок (физических и психоло-
гических) на оператора-расшифровщика в процес-
се выполнения им работ по расшифровке дефекто-
грамм и подготовке отчетных материалов;
-	повышение производительности процес-
са расшифровки и сокращение времени выдачи
результатов о состоянии проконтролированного
участка рельсового пути;
296
6.2. Основные этапы обработки сигналов сплошного контроля рельсов
- исключение пропусков сигналов от дефектов в процессе
расшифровки, а, значит, и соответствующее уменьшение случа-
ев изломов рельсов.
На рис. 6.6 в виде интеллектуальной карты предложены ос-
новные этапы автоматизации расшифровки дефектограмм мо-
бильных и съемных средств рельсовой дефектоскопии1.
Для достижения указанных выше целей процесс анализа
можно разбить на 8 этапов (рис. 6.6). Как будет показано ниже,
некоторые из них (например, этапы 2 и 4) уже реализованы в про-
граммно-аппаратных комплексах, некоторые находятся на стадии
реализации (этапы 6 и 7), а остальные требуют своего решения.
Рис. 6.6. Этапы автоматизации процесса
расшифровки дефектограмм
Естественно, на начальной стадии (этап 1 по рис. 6.6) не-
обходимо определить пригодность дефектограммы к обработке,
1 По правилам программы “Mindjet” интеллектуальная карта читается
(анализируется) по часовой стрелке
297
6. К ВОПРОСУ ОБ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ДЕФЕКТОГРАММ
осуществить так называемый «входной контроль». Возможны
случаи, когда из-за неправильной настройки дефектоскопа, не-
обсспсчепия стабильного акустического контакта или просто
из-за грубой ошибки оператора, проводившего контроль, дсфек-
тограмма практически не пригодна к дальнейшей обработке.
Например, отклонение угла разворота преобразователя 45° от
продольной оси рельса более чем на 3-5° приведет к получению
ложных сигналов из разных зон (особенно головки и шейки)
сечения рельса. Повышение чувствительности канала от но-
минального значения на 6 дБ и более во многих случаях при-
ведет к появлению на дсфектограмме многочисленных шумов,
вызванных отражениями от структуры металла рельса. Все это
значительно затруднит или сделает невозможным правильную
работу заложенного в программу расшифровки алгоритма рас-
познавания сигналов от дефектов.
Повышенная зашумленность дефектограммы часто не за-
висит от действий оператора и полностью обусловлена особен-
ностями контролируемого объекта и условиями проведения
контроля. Рельсы с пропущенным тоннажем выше нормативно-
го отличаются не только значительным износом головки, но и
характеризуются повышенным уровнем шумов при ультразву-
ковом контроле. При контроле в условиях низких температур
весьма сложно обеспечить очистку поверхности катания рельса
от обледенения для выполнения качественного контроля.
В соответствии с «Положением о порядке расшифровки
результатов контроля съемных и мобильных средств дефекто-
скопии» [43] к контроленепригодным относят рельсы, уль-
тразвуковой контроль которых с поверхности катания головки
невозможен. К непроконтролированным участками пути от-
носят рельсы, при контроле которых донный сигнал от прямо-
го преобразователя отсутствовал на протяжении 1 м и более (в
основном документе по НК рельсов на ОАО «РЖД» Положении
№ 2714р [49] указаны другие параметры: 100 мм для съемных
и более 10 м для мобильных средств контроля). Несмотря на то,
что в нормативных документах отсутствуют единые требования
298
6.2. Основные этаны обработки сигналов сплошною контроля рельсов
к указанным участкам, документально признано, что участки
рельсового пути, непригодные для дальнейшего анализа, тем
более для автоматизированного, при практическом контроле пе-
риодически встречаются.
В результате входного контроля дефектограмм (рис.6.7) мо-
гут формироваться три группы файлов (фрагментов файла):
—	непригодные для автоматизированной обработки;
—	пригодные частично (например, только по отдельным ка-
налам);
—	пригодные для дальнейшей обработки и поиска дефектов.
Пригодные
z-для анализа
Автоматическая
расшифровка
Частичная
автоматизация
Входной контроль
Пригодны частично
(отдельные каналы)
«Ручной» анализ
отдельных каналов
Выяснить причину
Файл не пригоден повторить контроль
Рис. 6.7. Результаты входного контроля
файлов дефектограмм
Очевидно, в первом случае придется повторить контроль
с откорректированной настройкой дефектоскопа, а во втором
случае - возможен как «ручной» ( визуальный) анализ, так и ча-
стично автоматизированный анализ.
Важность предварительного анализа дефектограмм понима-
ют все производители средств дефектоскопии. В «Инструкции
по паспортизации рельсов и автоматической расшифровке» [50]
предложено оценить качество дефектограммы путем введения
«Интегрального индекса состояния файла» (ИИК). По замыслу
авторов ИИК должен учитывать качество акустического контак-
та (наличие или отсутствие дойного сигнала), «зашумленность»
записи и наличие сигналов от конструктивных отражателей и
может принимать значения от 0 (плохо) до 1 (хорошо). Однако
возникают дополнительные вопросы, т.к., в частности, предла-
гается оценивать «зашумленность» записи по отношению коли-
299
6. К ВОПРОСУ ОБ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ДЕФЕКТОГРАММ
чества сигналов помех к сумме полезных сигналов и помех. Для
этого система заранее должна определять и выделять полезные
сигналы от помех. Заполнение канала помехами предлагается
оценивать отношением «суммарной высоты помеховых доро-
жек в мкс» к «высоте канала, мкс» [50]. Из нормативного доку-
мента также неясно, при каких значениях ИИК дефектограмма
признается удовлетворительной и пригодна для дальнейшей об-
работки, при каких требуется повторить контроль.
Вторым этапом автоматизации анализа дефектограмм яв-
ляется компенсация помех (рис. 6.8).
Уменьшение помех
По амплитуде
г- По временному положению
По протяженности участка
Вычитание сигналов рабочей и
нерабочей граней головки рельса
Адаптивные фильтры
<- Парные импульсы
ВРЧ переменная
Рис. 6.8. Критерии выделения и способы подавления
помех при сплошном контроле рельсов
Значительную очистку анализируемой дефсктограммы от
мешающих сигналов можно осуществить по разным критериям:
отсечкой сигналов с амплитудами ниже порогового уровня («от-
сечка снизу»); по временному положению множества сигналов
(зона отражений от микротрещин на выкружке головки рельса);
по протяженности зашумленного участка и др. Возможно при-
менение более сложных фильтров, например, путем вычитания
сигналов от рабочей и нерабочей граней головки рельса [51].
В дефектоскопах АВИКОН-11 реализован адаптивный
фильтр шумов (см. рис. 2.22). оценивающий средний уровень
сигналов на текущем участке рельса и корректирующий крите-
рии отсева помех без потери информации от дефектов. Такая
зоо
6.2. Основные этапы обработки сигналов сплошного контроля рельсов
система фильтрации требует некоторого времени для обучения
фильтра (время реакции), которое зависит как от алгоритма кон-
кретного фильтра, так и количества сигналов на «шумовой до-
рожке». Чем выше плотность шумовых сигналов, тем меньше
время обучения. В связи с наличием времени реакции фильтра
при настройке дефектоскопов на дефектных тупиках, которые,
как правило, имеют ограниченную длину (15 м), программа
фильтрации может работать неэффективно на этих участках, что
иногда создает ложное представление о неработоспособности
программы. Отзывы пользователей, использующих программу
адаптивной фильтрации для анализа сигналов сплошного кон-
троля рельсов, положительные, так как алгоритм обработки по-
зволяет сохранясь значимые сигналы без изменений даже рас-
положенные во временной зоне шумовой дорожки.
На аппаратном уровне значительное снижение уровня по-
мех можно обеспечить путем излучения (и приема) кодиро-
ванных зондирующих импульсов [52]. Простейшим вариантом
такой реализации является излучение парных зондирующих
импульсов. Реальная эффективность предлагаемой системы до-
казана одним из авторов данной книги при скоростном контроле
рельсов ультразвуковым вагоном-дефектоскопом еще в 1982 г.
На третьем этапе обработки дефектоскопического файла
возможен анализ эхо-сигналов поканалыю, т.е. в каждом дефек-
тоскопическом канале производится обработка сигналов по ха-
рактерным признакам (рис. 6.9). Для наклонных каналов это, как
правило, временное приращение сигналов по мере перемещения
ПЭП, условные размеры ДН и ДЬ и координаты центра пачки.
Весьма часто, в зависимости от конфигурации дефекта,
даже по одному каналу возможен прием от дефекта не одной,
а нескольких пачек сигналов. При этом необходимо оценить
суммарный размер пачки и примерные координаты
отражателя (или его отдельных участков — отражаю- * *
щих точек).	д
Амплитуда эхо-сигналов, динамика изменения »
огибающей амплитуд в процессе сканирования явля-
ется важнейшими признаками, позволяющими выде-
301
6. к ВОПРОСУ ОБ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ДЕФЕКТОГРАММ
лить сигналы от внутренних отражателен (дефектов) на фоне
помех. По форме амплитудной огибающей опытные операторы
определяют характер дефекта (трещина, пора, шлаковое вклю-
чение). Однако эти признаки доступны только на дефектограм-
мах, полученных при многоуровневой регистрации сигналов
(см. раздел 2.2.1 данной книги).
z- Временное приращение
Размер пачки
*- Сумма пачек
Анализ сигналов
в каждом канале
Амплитуда
Оценка глубины залегания
Уровень
Динамика
Форма огибающей
При многоуровневой
регистрации
Рис. 6.9. Некоторые признаки выделения эхо-сигналов
в ультразвуковых каналах
На четвертом этапе целесообразно оценить принадлеж-
ность одному отражателю сигналов, принятых наезжающим и
отъезжающим (одноименными) преобразователями (рис. 6.10).
Несмотря па то, что эти ПЭП озвучивают искомую трещину с
двух разных сторон, в большинстве случаев их координаты по
длине рельса практически совпадают, т.к. раскрытие трещины
обычно составляет незначительную величину (микроны). По-
этому программными средствами имеется возможность ком-
пенсировать пространственный разнос принятых сигналов на
дефектограмме (см. гл. 2.2.1). Алгоритм обработки при этом
учитывает и углы ввода ультразвуковых колебаний, и время
прихода эхо-сигналов, и размещение ПЭП в акустических бло-
ках (расстояние Б между двумя одноименными ПЭП).
Как отмечено выше (см. разд. 1.3), приведение в единое се-
чение сигналов от одного отражателя, принятых разноориенти-
6.2. Основные этаны обработки сигналов сплошного контроля рельсов
рованными ПЭП, существенно упрощает и визуальный анализ
сигналов на дефектограмме. Естественно, операцию «сведения»
целесообразно выполнить по всем каналам контроля, включая и
магнитный канал в дополнение к ультразвуковым.
/- Приведение в «Единое» сечение
Учет наезжающих и
отъезжающих пачек
<- Оценка глубины расположения
Совмещение с учетом
Б - расстояния между ПЭП
Угла ввода
f---------
ч Глубины залегания
v Высоты рельса
Рис. 6.10. Реализация режима «Сведение в единое сечение»
После подготовительных работ по первым 4-м этапам вы-
полняется комплексный анализ принятых сигналов (рис. 6.11)
по всем ультразвуковым каналам (5 этап).
Наклонные
Прямые ,
Наклонные с лереотражениец
С учетом специфики
каналов
В головке
В шейке ..
В подошве ,
По времени
[5
Совместный анализ
всех УЗ каналов
Одиночные
Глухие пересечения ,
Комбинации
Стрелочные переводы
В ожидаемой
зоне
Болтовые отверстия
---------------- - -
Контактная
----------—----- Сварные стыки
Алюмотермитная J
Рис. 6.11. Комплексный анализ сигналов по всем
ультразвуковым каналам дефектоскопа
В большинстве случаев временное положение эхо-сигнала
определяет глубину залегания отражателя, а, значит, и располо-
жение дефекта в определенной зоне по высоте рельса. При ком-
плексном анализе сигналов, принятых несколькими дефекто-
скопическими каналами, этот фактор, наряду с координатой по
зоз
6. К ВОПРОСУ ОБ АВТОМАТИЗАЦИЙ ОБРАБОТКИ ДЕФККТОГИАМ М
длине рельса, является определяющим для совместной оценки
и принятия решения об отнесении группы сигналов к искомому
отражателю.
Подходы и способы обработки полезных сигналов при мно-
гоканальной дефектоскопии для разных зон контролируемого
объекта (рис. 6.11) должны учитывать специфику этих зон. Наи-
более сложными алгоритмами анализа сигналов являются зоны
болтовых стыков и стрелочных переводов из-за многочисленных
отражений от конструктивных элементов. Специфичными явля-
ются также и зоны сварных стыков рельсов, т.к. кроме отличия
структуры металла (влияет па затухание ультразвуковых колеба-
ний и уровень донного сигнала) наблюдаются мешающие отра-
жения от поверхностных неровностей (незащищенные наплывы
металла под головкой и в подошве рельса).
Как правило, любой участок железнодорожного пути диа-
гностируется различными средствами дефектоскопии много-
кратно с определенным периодом. Все мобильные средства
дефектоскопии декларируются разработчиками ком-
плексов как совмещенные и должны одновременно
реализовать ультразвуковые и магнитные методы
неразрушающего контроля. Магнитный (магнито-
динамический) метод, в отличие от ультразвуковых,
обладает уникальной повторяемостью сигналов при много-
кратном проезде конкретного участка рельсового пути [32, 53].
Как известно, повторяемость сигналов есть необходимое ус-
ловие выявления классифицирующих признаков. Поэтому при
автоматизированном анализе результатов контроля на шестом
этапе необходимо учитывать не только сигналы ультразвуко-
вых, но и магнитных каналов в комплексе (рис. 6.12).
В дефектоскопической аппаратуре АВИКОН-ОЗ вагона-де-
фектоскопа реализовано автоматизированное выделение свар-
ных стыков (с разделением на элсктроконтактныс и алюми-
нотермитные), болтовых стыков (в том числе, изолирующих)
и стрелочных переводов. Это позволяет разграничить рель-
совый путь по длине на зоны основного металла и зоны кон-
структивных элементов для использования разных алгоритмов
обработки (см. рис. 6.11).
304
6.2. Основные этаны обработки сигналов сплошного контроля рельсов
Высокая повторяемость
Не зависит от зазора .
Наглядность ;
- Первичный МД
Многокатушечные датчики
Возможен вихретоковый метод
Учет магнитного
(МД) канала
Рис. 6.12. Учет особенностей сигналов
при совместном анализе
При дальнейшем развитии магнитодинамического метода
возможно усиление его положительных свойств путем совер-
шенствования датчиков, фиксирующих изменение магнитного
поля над дефектным участком рельса. При этом возможно ис-
пользование нескольких индукционных катушек для дифферен-
циации несплошностей по ширине головки рельса и дополнение
их вихретоковыми для разделения сигналов от поверхностных
и «глубинных» дефектов. В то же время необходимо помнить,
что магнитодинамические методы могут улучшить достовер-
ность автоматизированного обнаружения сигналов от дефектов,
находящихся в головке рельсов на глубине не более 6-8 мм от
поверхности катания.
Весьма перспективным может оказаться сравнительный
анализ сигналов контроля (7 этап по рис. 6.6), полученных от
разных дефектоскопных средств при периодическом контроле
участка рельсового пути (рис. 6.13). Задача совмещения дефек-
тограмм от разных проездов дефектоскопов нескольких типов
является сложной из-за разных дестабилизирующих факторов.
Основными из них являются:
-	погрешности датчиков пути (одометров) различных
средств контроля;
-	неточности их начальных установок (отметок оператора
на км и стометровых пикетах);
305
6. К ВОПРОСУ ОБ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ДЕФЕКТОГРАММ
—	разных подходов к отметкам пути в дефектоскопических
средствах фирм производителей:
-	ошибки операторов при корректировке (вводе координат)
датчиков пути и отметке номера пути.
По МД
По координатам
По УЗ-огибающей
донных сигналов
Совместно ,
Синхронизация
По числовым данным
По конструктивным
отражателям
Корректировка
чувствительностей
7
Сравнение проездов
В целом по дефектограмме
В отдельных каналах
Поиск по
изменениям
По амплитуде сигналов
По размерам пачек
По количеству каналов
Мониторинг ДР
Рис. 6.13. Сравнительный анализ сигналов, полученных
при периодическом контроле
Некоторую проблему при синхронизации дефектограмм
съемных и мобильных средств дефектоскопии создает приня-
тая технология контроля: съёмные дефекте скопные средства в
основном перемещаются по двухпутной ж.д. линии против хода
движения поездов.
Поэтому попытка синхронизации проездов только по путе-
вым координатам, отмеченным на дефектограммах, приводит к
весьма неточному совмещению сигналов и, как правило, требу-
ет периодической ручной корректировки.
По нашему мнению, наиболее эффективно синхронизацию
проездов возможно осуществлять с помощью сигналов магни-
тодинамического контроля, где многие конструктивные эле-
менты рельсового пути автоматически фиксируются весьма до-
стоверно. На всей протяженности проконтролированного пути
магнитные каналы наряду с болтовыми и сварными стыками,
306
6.2. Основные этапы обработки сигналов сплошного контроля рельсов
стрелочными переводами надежно фиксируют и все шпальные
подкладки (шпалы).
В дефектоскопах типа «АВИКОН» возможна также «при-
вязка» дефектограмм по болтовым и сварным стыкам рельсового
пути, выделяемым при анализе амплитудной огибающей донных
сигналов. Достоверность и надежность такой синхронизации,
ввиду нестабильности акустического контакта между ПЭП и кон-
тролируемыми рельсами в процессе сканирования, существенно
ниже, чем по сигналам магнитодинамического метода. Во всех
других системах остается возможность синхронизации по пач-
кам сигналов от конструктивных отражателей.
При практической реализации сравнительною анализа дс-
фектограмм, для получения приемлемых результатов целесоо-
бразно использовать сочетание наиболее эффективных из пере-
численных выше способов синхронизации.
Второй проблемой при сравнительном анализе сигналов
периодического контроля рельсового пути является приведение
сравниваемых дефектограмм к одинаковой чувствительности.
Несмотря иа то. что нормативными документами требуется вы-
полнение контроля отдельных зон рельса (головки, шейки и
подошвы) при нормированных параметрах каналов контроля,
на практике это требование часто нарушается. Поэтому перед
проведением процедуры сравнительного анализа необходимо
убедиться в выполнении контроля при разных проходах в оди-
наковых условиях. В противном случае необходимо выполнить
операцию приведения к единой чувствительности (выбором по-
рогов отображения сигналов). При этом определенным ориен-
тиром могут являться параметры пачек сигналов от конструк-
тивных отражателей (болтовых отверстий).
На заключительном (восьмом) этапе формируются отчетные
материалы, предусмотренные действующими нормативными до-
кументами ОАО «РЖД» (рис. 6.14). Кроме обнаружения в про-
цессе расшифровки сигналов сплошного контроля дефектных и
остродефектных рельсов (ДР и ОДР) проводится оценка качества
выполнения технологии контроля как отдельными операторами,
так и в целом по дефектоскопическому подразделению.
з
(., К* ВОПРОСУ ОБ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ДЕФЕКТОГРАММ
Суточный отчет
Ведомость
контроленепригодных
участков
Журнал расшифровки
Телеграмма ОДР и ДР
Дефектограммы ДР и ОДР
Сводная ведомость
Карта качества работы
Формирование
отчетных материалов
Участки с
некачественной
записью
Соблюдение
технологии
Месячный отчет
Рис. 6.14. Структура отчетных материалов
по результатам расшифровки дефектограмм
Следует отметить, что только автоматизация рутинных опе-
раций по составлению отчетных материалов уже позволит су-
щественно решить две из трех поставленных в начале раздела
задачи: снижение нагрузки на оператора и повышение произво-
дительности в целом процесса обработки дефектограмм.
6.3.	Использование «утраченной»
информации для совершенствования
систем обработки
При подходе к вопросам автоматизации расшиф-
^*5^ ровки дефектограмм следует учитывать, что в про-
цессе многократных преобразований реальный аку-
' стический сигнал, получаемый первичным датчиком
г (ультразвуковым преобразователем), претерпевает
ЛВ многократные изменения с одновременным упроще-
нием. При этом, естественно, теряются важные ин-
формационные параметры сигналов.
Первоначально эхо-сигнал на пьезопластине представляет
собой радиоимпульс ультразвуковой частоты f (рис. 6.15 а), ко-
1
6.3. Использование «утраченной» информации для совершенствования систем обработки
торый, кроме частоты заполнения, характеризуется следующи-
ми параметрами:
-	U, дБ - амплитуда сигнала;
-	t, мкс - временная задержка эхо-сигнала относительно
зондирующего импульса (ЗИ);
—	<р - фаза сигнала (несет информацию об акустическом со-
противлении отражателя и о его типе: пора или более твердое
включение);
-	т, мкс - длительность импульса;
-	форма эхо-импульса (указывает на тип отражателя: «глад-
кий» импульс — от округлого дефекта, сигнал с несколькими вер-
шинами - от отражателя с неровной диффузной! поверхностью).
В приемном тракте дефектоскопа эти сигналы подверга-
ются амплитудному детектированию, при этом двухполярный
радиоимпульс превращается в однополярный видеоимпульс
(рис.б.15 б). Информация о фазе, частоте и частично о форме
сигнала теряется.
Принятое в настоящее время во всех системах регистрации
сигналов ультразвукового контроля рельсов представление сиг-
налов в виде развертки тина В, предусматривает фиксацию эхо-
сигналов в виде яркостных отметок при превышении их ампли-
туды заданного порогового уровня (рис. 6.15 в). В этом случае
из рассматриваемых первоначальных пяти параметров эхо-сиг-
налов остаются только два: временная задержка эхо-сигнала t
и искаженная пороговой регистрацией длительность импульса
т - Дт. При этом сигналы, амплитуда которых не превышает по-
роговый уровень (сигнал №3 на рис. 6.15), оказываются утра-
ченными.
Введение многоуровневой регистрации сигналов (см. гл. 4
кн. 1 данного двухтомника) только частично решает проблему
сохранения информации об амплитуде сигнала (в зависимости
от регистратора имеется 8-16 амплитудных уровней с шагом
2 - 3 дБ).
При регистрации эхо-сигиалов только по переднему фронту
импульсов дополнительно утрачивается информация о длитель-
ности импульса (рис. 6.15 г).
309
6. К «ОПРОСУ ОБ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ДЕФЕКТОГРАММ
Рис. 6.15. Искажение параметров эхо-сигналов в процессе
преобразований в приемном тракте: а — высокочастотные
радиоимпульсы на входе дефектоскопа; б — импульсы после
амплитудного детектирования; виг - эхо-сигналы при их
представлении на дсфектограмме в виде развертки типа В
6.3. Использование «потерянной» информации для совершенствования систем обработки
Как показывает практика, основываясь даже па столь скуд-
ной информации, возможны распознавание и классификация
сигналов от разнообразных конструктивных элементов и дефек-
тов рельсов. Безусловно, такое значительное искажение перво-
начального сигнала упрощает фиксацию сигналов, но при этом
уменьшает информационные параметры и затрудняет обработ-
ку сигналов. В результате достоверность автоматизированной
обработки сигналов остается на низком уровне, не позволяю-
щем заметно повысить производительность расшифровки и ос-
вободить специалиста-расшифровщика от рутинной операции
визуального анализа.
В результате предварительной обработки сигна-
лов в приемном тракте дефектоскопического канала
и в системе регистрации, из пяти информативных
параметров принятого эхо-сигнала сохраняются
только время задержки эхо-сигнала относительно
зондирующего импульса и иногда - длительность
импульса. Во многих случаях остальные параметры
сигналов оказываются потерянными для анализа.
Необходимо отметить, что при движении преобразова-
теля (при сканировании рельса) с определенной скоростью
частота f заполнения эхо-сигнала (рис. 6.15, а), благодаря
проявлению эффекта Доплера, отличается от частоты f из-
лучаемых колебаний на величину доплеровского смещения
FJ54]:
f =f ±F .
э ‘о д
(6.1)
В данном выражении знак (+) соответствует наезжающим,
а знак (-) отъезжающим ПЭП. Величина доплеровского сдвига
зависит от скорости сканирования v и от углов ввода а и разво-
рота у ПЭП относительно продольной оси рельса:
2f0 (v /с) sin a cos у .
(6-2)
6. К ВОПРОСУ ОБ АВТОМАТИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ДЕФЕКТОГРАММ
При исходных параметрах, реализуемых в рельсовой дефек-
тоскопии, значение доплеровского сдвига частоты составляет от
десятков Гц (для ручного контроля) до единиц кГц (для вагонов-
дефектоскопов). Несмотря на малую, относительно излучаемой
частоты (2.5 МГц), величину, доплеровский сдвиг частоты эхо-
сигналов от дефектов может быть достаточно просто выделен с
помощью радиотехнических средств и использован для иденти-
фикации полезных сигналов на фоне помех [55].
При рабочих скоростях мобильных средств контроля за вре-
мя распространения ультразвуковых колебаний до искомого де-
фекта и обратно акустическая система успевает сместиться на
определенную величину (рис. 6.16).
Рис. 6.16. Изменение условной протяженности дефекта
при значительных скоростях сканирования
312
6.3. Использование «потерянной» информации для совершенствования систем обработки
В результате, как показано в наших исследованиях [56], ус-
ловные размеры дефекта в стационарных и в динамических усло-
виях отличаются. Выполненный анализ явления компрессии ус-
ловного размера дефекта но длине рельса показывает
необходимость его учета при скоростях сканирования v > v * где
v.* = 0,025с • sin2(p / cos (ct0 + <pp).
Данное изменение необходимо учитывать при скоростях,
превышающих 30 км/ч, и корректировать критерии браковки
сигналов.
Учет этих особенностей первичного эхо-сигнала в будущем
может повысить помехозащищенность метода и, в конечном
счете, достоверность результатов контроля.
В заключенно стоит отметить, что в качестве информатив-
ных параметров полезных эхо-сигналов недостаточно исполь-
зовать только временную задержку и амплитуду эхо-сигналов.
Необходимо также задействовать в анализе все информацион-
ные параметры сигналов: доплеровский сдвиг частоты, фазу и
амплитуду.
Безусловно, анализ указанных параметров сигналов по-
требует создания принципиально иной дефектоскопической
аппаратуры с пропускной способностью потока информации,
многократно превышающей аналогичной показатель эксплуа-
тируемых дефектоскопических комплексов.
Можно предположить, что учет тонкой структуры принима-
емых сигналов и реализация этапов обработки, рассмотренных
в разделе 6.2, позволит в будущем приблизиться к решению во-
проса эффективной автоматизации процесса расшифровки сиг-
налов неразрушающего контроля рельсов.
31
Приложение I
Принятые сокращения
ПК — неразрушающий контроль;
УЗК - ультразвуковые колебания;
ПЭП - пьезоэлектрический преобразователь;
PC ПЭП - раздельно-совмещенный преобразователь;
ДН ПЭП -диаграмма направленности преобразователя;
СО - стандартный образец;
ЗИ — зондирующий импульс;
Д.с. - донный сигнал;
И — излучатель ультразвуковых колебаний;
П - приемник отраженных эхо-сигналов;
ИП - излучатель и приемник;
ИС - искательная система дефектоскопа;
БР — акустические блоки резонаторов;
Зона ВС - зона временной селекции сигналов
(стробирующий импульс, строб-импульс):
ЛСД - автоматическая сигнализация дефектов;
ЗТМ - зеркально-теневой метод контроля;
ВРЧ — временная регулировка чувствительности;
АТТ - аттенюатор;
ДР — дефектный рельс:
ОДР — остродефектиый рельс;
ЛЛТ - алюминотермитный сварной стык;
евд - совмещенный вагон-дефектоскоп;
МВД - магни тный вагон-дсфектоскои;
ПК — персональный компьютер;
РЭ - руководство по эксплуатации;
ТИ - технологическая инструкция.
I
Приложение 2
Обозначения
с — скорость продольной волны (в рельсовой стали С] = 5,9 мм/мкс);
ct — скорость поперечной волны (в рельсовой стали с = 3,26 мм/мкс);
f (fg) — частота излучаемых ультразвуковых колебаний (в рельсовой
дефектоскопии f = 2,5 МГц);
F — частота посылок зондирующих импульсов (F = 0,8 - 1,2 кГц для
съемных дефектоскопов, F = 4 кГц для мобильных средств НК);
а — угол ввода ультразвукового луча в материал контролируемого из-
делия, град.;
у — угол разворота ультразвукового луча относительно продольной
оси рельса, град.;
2фр — двойной угол раскрытия диаграммы направленности ПЭП,
град.;
Б — базовое расстояние между двумя преобразователями, реализую-
щими «Зеркальную» схему контроля или схему «V», мм;
Н — высота рельса, мм (Н = 180 мм для рельсов Р65, Н = 152 мм
для Р50 );
М — мертвая зона, мм;
U — амплитуда сигнала. Измеряется в вольтах, милливольтах и микро-
вольтах. В ультразвуковой дефектоскопии отношение амплитуд
сигналов измеряется в логарифмических единицах - децибелах,
ДБ[1];
U — величина порогового уровня дефектоскопа, дБ;
t — время распространения ультразвуковых колебаний в контролиру-
емом изделии, мкс;
Sn_ “ координата (путь) перемещения преобразователя по рель-
Ж Ж ж ж
су, мм;
— длительность зондирующего импульса, мкс;
чжж. Ж
т — длительность эхо-сигнала от дефекта, мкс;
h (h) — глубина залегания дефекта, мм;
(L ) — протяженность дефекта, мм;
деф
AL — условная протяженность дефекта по длине рельса, мм;
AL4 — условная протяженность дефекта, измеренная но иропада-
Ж. А » Ж.
315
где N -
нию донных сигналов при реализации зеркально-теневого мето-
да, мм;
АН — условная высота дефекта, мкс или мм;
АХ — условная ширина дефекта, мм;
К г — значение условной чувствительности дефектоскопа, дБ;
К - значение опорной (пороговой) чувствительности дефекто-
скопа, дБ;
К — коэффициент выявляемости дефекта, дБ (Кд = N - К
превышение амплитуды эхо-сигнала от дефекта порогового уров-
ня дефектоскопа):
m — количество переотражений ультразвукового луча от дефекта или
поверхностей рельса;
п — количество пачек сигналов от дефекта:
At — временной интервал между двумя эхо-сигналами или двумя пач-
ками сигналов, мкс;
tv — суммарное расстояние в мкс между 1-й и n-й пачками сигналов
от горизонтальной трещины в рельсе (при наличии многократных
отражений).
316
Приложение 3
Некоторые понятия и определения
Угол ввода преобразователя, град. - угол между нормалью
к поверхности, на которой установлен преобразователь, и лини-
ей, соединяющей центр цилиндрического отражателя с точкой
выхода при установке преобразователя в положение, при котором
амплитуда эхо-сигнала от отражателя наибольшая (ГОСТ 14782).
Наезжающий преобразователь - преобразователь, у кото-
рого направление излучения УЗ колебаний совпадает с направ-
лением движения дефектоскопного средства (ПЭП приближает-
ся к отражателю в рельсе).
Отъезжающий преобразователь - преобразователь, у ко-
торого направление излучения УЗ колебаний противоположно
направлению движения дефектоскопного средства (ПЭП удаля-
ется от отражателя).
Мертвая зона, мм - неконтролируемая зона, прилегающая
к поверхности ввода и/или к донной поверхности (ГОСТ 23829).
Децибел (обозначается дБ или dB) - логарифмическая еди-
ница, применяемая для сравнения двух одноименных величин
(например, амплитуд эхо-сигналов от дефекта и от отражателя в
стандартном образце СО-ЗР).
Уголковый отражатель - термин, заимствованный из ра-
диолокации, показывающий специфическую природу отраже-
ния ультразвуковых колебаний от угла, образованного поверх-
ностями рельса и трещины (дефекта).
Схема «Змейка» - схема прозвучивания головки рельса с
помощью наклонного преобразователя (с углом ввода а = 58°).
развернутого в сторону рабочей грани головки рельса (на угол
у = 34°), применяемая во всех средствах рельсовой дефектоско-
пии России, СНГ и стран Балтии.
«Зеркальная схема» - схема прозвучивания головки рель-
са с помощью двух наклонных преобразователей, развернутых
в сторону рабочей грани головки рельса и использующих зер-
кальное отражение ультразвуковых сигналов от плоскости по-
перечной трещины.
Схема «РОМБ» -схема прозвучивания головки рельса пье-
зоэлектрическим преобразователем с двумя пьезопластинами,
развернутыми в рабочую и нерабочую грани, и использующими
кроме эхо-метода, зеркальное отражение ультразвуковых коле-
бании от попе-речных трещин в верхней центральной части го-
ловки рельсов (эхо-зеркальный метод).
Схема «РОМБ+» — схема «РОМБ», дополненная двумя
зеркальными схемами для рабочей и нерабочей граней головки
рельса.
Схема «V» - схема контроля с помощью двух встречно-на-
правленных наклонных преобразователей, установленных на
базовом расстоянии, обеспечивающих прием отраженных сиг-
налов от подошвы рельсов и реализующих одновременно эхо- и
зеркально-теневой методы контроля.
Развертка типа А (от англ. Amplitude - амплитуда) - пред-
ставление сигналов в координатной плоскости «амплитуда сиг-
нала - время распространения ультразвуковых колебаний в кон-
тролируемом изделии в конкретной точке нахождения ПЭП»:
«U -1 ».
р
Развертка типа В (от англ. Bright — яркость) - представле-
ние сигналов в координатной плоскости «время распространения
ультразвуковых колебаний в контролируемом изделии - время
движения преобразователя»: «t - t
фектоскопа датчика пути сигналы иа В-развсртке представляют-
ся в координатах «время распространения ультразвуковых ко-
лебаний - координата (путь) перемещения преобразователя по
рельсу»: «t - Sn,n».
1 J р пэп
Пачка сигналов - группа эхо-сигналов от конкретного от-
ражателя.
Однопороговая (одноуровневая) регистрация сигналов
на развертке тина В - все сигналы, превышающие заданный по-
роговый уровень отображаются в виде «яркостной» отметки.
„„„». При наличии у де-
дв ПЭП r	J
Многопороговая (многоуровневая) регистрация сиг-
налов - частично компенсирует недостатки однопороговой
регистрации сигналов на В развертке и позволяет отображать
сигналы на нескольких амплитудных пороговых уровнях («вос-
становить» амплитуду сигналов, утраченную при однопорого-
вой регистрации).
Амплитудная огибающая донных сигналов - кривая из-
менения амплитуд донных сигналов в процессе контроля, ото-
бражаемая на дефсктограмме в координатах «амплитуда донных
сигналов - координата (путь) перемещения преобразователя по
рельсу»: «U - S„„„».
1 J дс ПЭП
Режим «Сведение» - специальный режим представления
сигналов в программе отображения дефектограмм, при котором
программно компенсируется пространственное разнесение пре-
образователей в блоках искательной системы дефектоскопа.
евд - совмещенный вагон-дефектоскоп, на борту которого
смонтирована аппаратура, реализующая одновременно два или
более разных физических принципов НК: акустический (уль-
тразвуковой), магнитный (магнитодинамический) и др.
Контроленепригодный рельс - рельс, на поверхности ко-
торого при дефектоскопировании не обеспечивается акусти-
ческий контакт из-за наличия выкрашиваний или трещин, или
наблюдается срабатывание индикации дефектоскопа при мини-
мальной допустимой чувствительности (определенной норма-
тивной документацией на контроль) из-за наличия поверхност-
ных дефектов или сильной коррозии [57].
Литература
1.	Марков А.А., Шпагин Д.А. Ультразвуковая дефекто-
скопия рельсов. 2-е изд. перераб. и доп. - СПб.: Образование -
Культура, 2008.-283 с.
2.	Марков А.А., Кузнецова Е.А. Дефектоскопия рельсов.
Формирование и анализ сигналов. Книга 1. Основы. Практическое
пособие в двух книгах. - C-Пб.: КультИнформПресс, 2010 - 292 с.
3.	Гурвич А.К. Зеркально-теневой метод ультразвуковой
дефектоскопии. - М.: Машиностроение, 1976. - 35 с.
4.	Гурвич А.К., Кузьмина Л.И., Николаев С.В. Осторож-
но! Угол ввода луча а = 70°? - В мире неразрушающего контро-
ля, 2006, № 4 (34) декабрь, с. 48-50.
5.	Марков А.А., Гурвич А.К., Молотков С.Л., Миронов
С.С. Способ ультразвукового контроля головки рельса. - Па-
тент на изобретение РФ № 2060493. - Бюл. изобр., 1996, № 14.
6.	Шведко Н.Д. Повысить эффективность дефектоскопов с
регистраторами. - Путь и путевое хозяйство», 2006, № 6, с. 5.
7.	Шведко Н.Д. Настройка каналов дефектоскопа «АВИ-
КОН-О 1». - Путь и путевое хозяйство, 2009, №7, с. 30.
8.	Гурвич А.К., Довнар Б.П., Козлов В.Б., Круг Г.А., Кузь-
мина Л.И., Матвеев А.И.; под ред. Гурвича А.К. Неразрушаю-
щий контроль рельсов при их эксплуатации и ремонте. - М.:
Транспорт, 1983. - 318 с.
9.	Радиоэлектронные комплексы многоцелевого назна-
чения: сборник научных трудов. Юбилейный выпуск. 1991 -
2011/ ОАО «Радиоавионика». - СПб.: Изд-во Политехи. Ун-та,
2011.-400 с.
10.	Антипов Г.А., Белоусов Н.А., Марков А.А. Сравни-
тельный анализ магнитных каналов мобильных средств рель-
совой дефектоскопии. - Радиоэлектронные комплексы много-
целевого назначения: сборник научных трудов: юбилейный
выпуск. 1991 - 2006 / ОАО «Радиоавионика». - СПб: Береста,
2006, с. 120.
11.	Гурвич А.К., Ахметова А.А., Вопилкин А.Х. Акусти-
ческие характеристики металла в зоне стыков электроконтакт-
ной сварки рельсов. - В мире неразрушающего контроля, 2011,
№ I (51) март, с. 84 - 86.
12.	Общие требования к системе регистрации дефекто-
скопической информации съемных и мобильных средств
неразрушающего контроля. -Расп. Департамента пути и со-
оружений ОАО «РЖД» от 08.11.2005 г. - М.: ОАО «РЖД», 2005.
13.	Дефектоскоп ультразвуковой АВИКОН-01МР
УДС2-113. Руководство по эксплуатации. ЖРГА.663532.008 РЭ.
- СПб.: ОАО «Радиоавионика», 2003.
14.	Регистратор РСД-Т для ультразвукового дефектоско-
па УДС2-РДМ-2. Руководство по эксплуатации. 2003 г.
15.	Устройство регистрации (УР-ЗР) результатов ультра-
звукового контроля рельсов в пути дефектоскопом РДМ-2.
16.	Дефектоскоп ультразвуковой рельсовый АДС-02. Ру-
ководство по эксплуатации. ПО 051.00.00.00.000 РЭ. 2004.
17.	Марков А.А., Бершадская Т.Н., Белоусов Н.А., Мося-
гин В.В., Маркова А.А. Ультразвуковой способ контроля го-
ловки рельсов. - Патент на изобретение РФ № 2184374, - Бюл.
изобр., 2001 г, № 18.
18.	Дефектоскоп ультразвуковой АВИКОН-11 УДС2-114.
Руководство по эксплуатации. ЖРГА.663532.009 РЭ. - СПб.:
ОАО «Радиоавионика», 2005.
19.	Дефектоскоп ультразвуковой УДС2-РДМ-22. Руковод-
ство по эксплуатации. 2007.
20.	Инструкция по считыванию и расшифровке на ПК
результатов ультразвукового контроля рельсов в пути дефекто-
скопом УДС2-РДМ-22. Редакция 9.26.2008. - Кишинев, 2008.
21.	Марков А.А., Гараева В.С. Проблемы обеспечения
акустического контакта в зоне болтовых стыков рельсового
пути. - Путь и путевое хозяйство, 2008, №12, с. 15-17.
22.	Дефектоскоп ультразвуковой АВИКОН-14 УДС2-118.
Руководство по эксплуатации. ЖРГА. 663532.012 РЭ. - СПб.:
ОАО «Радиоавионика», 2011.
23.	Дефектоскоп ультразвуковой АВИКОН-15 УДС2-119.
Руководство по эксплуатации. ЖРГА. 663532.013 РЭ. - СПб.:
ОАО «Радиоавионика», 2011.
321
24.	Дефектоскоп ультразвуковой многоканальный «Эхо-
Комплекс» Руководство по эксплуатации. 206.025РЭ. - М.:
ГК «Твема», 2001.
25.	Комплекс регистрирующий «КРУЗ-М ХР». Руковод-
ство по эксплуатации. 206.014 ХР РЭ. -М.: ГК «Твема», 2004.
26.	Тарабрин В.Ф. и др. Новая методология дефектоскопии
рельсов. - Железнодорожный транспорт, 2011, №7, с. 60-63.
27.	Автоматизированный программно-аппаратный ком-
плекс для регистрации, хранения и обработки сигнала от
искателей вагона-дефектоскопа, дефектоскопной автомотри-
сы - «ПОИСК-2000М». Руководство по эксплуатации. 2007.
28.	Шур Е.А. Повреждения рельсов. - М.: Интертекст,
2012.- 192 с.
29.	НТД/ЦП 1-2-3-93. Классификация дефектов рельсов.
Каталог дефектов рельсов. Признаки дефектных и остродефект-
ных рельсов. -М.: Транспорт, 1993.
30.	Марков А.А., Мосягин В.В., Кузнецова Е.А. Обнару-
жение дефектов на участках с поверхностными повреждениями
головки рельсов. - Путь и путевое хозяйство, 2012, № 11, с. 2 - 6.
31.	Марков А.А., Кузнецова Е.А. Дополнительные воз-
можности дефектоскопов типа «АВИКОН». - Путь и путевое
хозяйство, 2012, № 9, с.23-29.
32.	Марков А.А., Антипов А.Г. Магнитодинамический ме-
тод контроля рельсов в вагонах-дефектоскопах. - Путь и путе-
вое хозяйство, 2012, № 12, с. 9 - 15.
33.	Технологическая инструкция по ультразвуково-
му контролю стыков алюминотермитной сварки рельсов
в пути. ТИ 07.96-2011 (взамен ТИ 07.22-2000). - Расп. ОАО
«РЖД» № 2630р от 06.12.2011. - М.: ОАО «РЖД», 2011.
34.	Технологическая инструкция по ультразвуково-
му контролю сварных стыков рельсов в рельсосварочных
предприятиях и в пути. ТИ 07.42-2004. - СПб.: ФГУП «НИИ
мостов и дефектоскопии», 2004.
35.	Гурвич А.К., Кузьмина Л.И. Справочные диаграммы
направленности преобразователей ультразвуковых дефектоско-
пов. - Киев: Техника. - 1980. — 101 с.
36.	Марков А.А. Способ оценки коррозионного поврежде-
ния подошвы рельса. - Патент на изобретение РФ № 2441789.
- Бюл. изобр., 2012, № 4.
37.	Крейнис З.Л., Федоров И.В. Железнодорожный путь.
Учебник для техникумов и колледжей ж.д. транспорта. - М.:
УМК МПС России,'2000. - 368 с.
38.	Система неразрушающего контроля в ОАО «РЖД».
Элементы стрелочных переводов. Технические требования
к контролю. Стандарт СТО РЖД 1.11.007-2009. - Расп. ОАО
«РЖД» №107р от 21.01.2010 г. - М.: ОАО «РЖД», 2010.
39.	Скрябиков А.Н. Особенности ультразвукового контро-
ля стрелочных переводов. - В мире неразрушающего контроля,
2007, № 3 (37) сентябрь, с. 69.
40.	Классификатор дефектов и повреждений элемен-
тов стрелочных переводов. - Расп. ОАО «РЖД» №1653р от
16.08.12 г. - М.: ОАО «РЖД», 2012.
41.	Технологическая инструкция по неразрушающему
контролю крестовин проекта 2750 в условиях их эксплуата-
ции. ТИ 07.47-2005. - Расп. ОАО «РЖД» № 909р от 15.05.2007 г.
- М.: ОАО «РЖД», 2007.
42.	Круг Г.А., Лохматый В.Е., Марков А.А. и др. Уль-
тразвуковой зеркально-теневой дефектоскоп. - А.с. СССР №
1089511,- Бюл. изобр., 1984, № 16.
43.	Положение о порядке расшифровки результатов кон-
троля съемных и мобильных средств дефектоскопии. - Расп.
ЦЦИ ОАО «РЖД» от 03.07.2012 г. - М.: ОАО «РЖД», 2012.
44.	Марков А.А., Мосягин В.В. Проблемы обнаружения
дефектов в рельсах со значительным износом. - В мире нераз-
рушающего контроля, 2013, № 3 (61) сентябрь, с. 71-73.
45.	Продукция фирмы Speno International Sa. - Интернет
сайт www.speno.ch.
46.	High-Speed Rail Inspection Sistem. - Интернет сайт
www.scanmaster-irt.com.
47.	J.-P. Jaeggi. Способ и устройство для непрерывного
контроля рельсов на железнодорожных линиях посредством
акустики ультразвуковых частот. -Патент США № 5574224 oi
12 ноября 1996, G01 N 29/04.
48.	D. Pagano, В. Mackay, J. Norris. Способ ультразвуковой
323
дефектоскопии в реальном масштабе времени. - Патент США
№5777891 от 7 июля 1998, G01 N 29/04.
49.	Положение о системе неразрушающего контроля
рельсов и эксплуатации средств рельсовой дефектоскопии в
путевом хозяйстве железных дорог ОАО «РЖД». - Расп. ОАО
«РЖД» № 2714р от 27.12.2012. - М.: ОАО «РЖД», 2012.
50.	Инструкция по паспортизации рельсов и автома-
тической расшифровке. - Расп. ОАО «РЖД» № 2212р от
06.11.2012.-М.: ОАО «РЖД», 2012.
51.	Марков А.А., Мосягин В.В., Веревкин А.Ю. Способ
ультразвукового обнаружения микротрещин в головке рель-
са. - Заявка о выдаче патента на изобретение № 2012121240/28
(032103) от 21.05.2013.
52.	Круг Г.А., МарковА.А., Миронов Ф.С., и др. Ультра-
звуковой эхо-импульсный дефектоскоп. - А.с. СССР № 1079051.
- Зарегистр. в Гос. реестре изобр. 08.11.1983 г., - 9 с.
53.	Марков А.А., Кузнецова Е.А., Шилов М.Н., Козья-
ков А.Б. «Утраченные» и новые технологии контроля рельсов.
- Путь и путевое хозяйство, 2013, № 8, с. 2 - 9.
54.	Гурвич А.К., Марков А.А. Эффект Доплера в ультра-
звуковой дефектоскопии. - Дефектоскопия, 1983, №7, с. 24-35.
55.	Марков А.А. Ультразвуковой дефектоскоп. - А.с. СССР
№ 896550.-Бюл. изобр., 1982, № 1, с. 3.
56.	Марков А.А. Особенности оценки условных размеров
дефектов при значительных скоростях сканирования. - Дефек-
тоскопия, 1989, № 3, с. 8-11.
57.	Порядок действий при неразрушающем контроле
рельсов и оценке технического состояния рельсового хозяй-
ства. - Расп. ОАО «РЖД» № 1064р от 18.05.2010. - М.: ОАО
«РЖД», 2010.
58.	Федосов О.В., Цветков Ф.А. Расшифровка дефекто-
грамм при контроле рельсов железнодорожного пути. Под ре-
дакцией Цветкова Ф.А. г. Таганрог, 2014. - 208 с.
324
Марков Анатолий Аркадиевич
Кузнецова Екатерина Алексеевна
ДЕФЕКТОСКОПИЯ РЕЛЬСОВ.
ФОРМИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ СИГНАЛОВ
Книга 2
РАСШИФРОВКА ДЕФЕКТОГРАММ
Практическое пособие в двух книгах
Под редакцией д.т.н. А.А. Маркова
Корректор: А.А. Маркова
Компьютерная верстка и обложка: Н.Ю. Разорвина
Иллюстрации: Н.Ю. Разорвина, Е.А. Кузнецова
Подписано к печати 20.12.2013. Формат 60x84/16. Бумага мелованная.
Гарнитура Times New Roman. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 20,75. Тираж 1200 экз. Зак №1612/13
Издательство «Ультра Принт»
194223, Санкт-Петербург, пер. Декабристов, 7, литер Н.
Отпечатано в типографии «СИНЭЛ»
199155, Санкт-Петербург, ул. Курчатова, 10.
МАРКОВ Анатолий Аркадиевич - известный специалист в области нераз-
рушающего контроля рельсов и сварных соединений, доктор технических
наук, Почетный машиностроитель. 40 лет своей деятельности посвятил
дефектоскопии металлоизделий. При его непосредственном участии и ру-
ководстве создан первый в мире совмещенный вагон-дефектоскоп. Более
2000 дефектоскопов серии «АВИКОН», разработанные с его участием, экс-
плуатируются на железных дорогах ОАО
«РЖД» и зарубежных стран. Все эти годы
принимает активное участие в подготов-
ке кадров, читая лекции в Петербургском
университете путей сообщения и в Цен-
тре подготовки «Радиоавионика». Его
многочисленные статьи, книги и изобре-
тения широко известны дефектоскопиче-
ской общественности.
КУЗНЕЦОВА Екатерина Алексеевна - закончив БГТУ им. Д.Ф. Устинова
(ВОЕНМЕХ), стала специалистом в области неразрушающего контроля рель-
сов. Принимает активное участие в повышении квалификации специалистов
железных дорог и промпредприятий. Лауреат Молодежной премии Санкт-
Петербурга 2010 г. в области науки и техники, победитель конкурса «Инже-
нерное искусство молодых». Соавтор трех учебных пособий и компьютерной
обучающей программы по расшифровке дефектограмм.
ИСКУССТВО РАСШИФРОВКИ ДЕФЕКТОГРАММ
ISBN 978-5-905218-31-6
Несмотря на то, что система сплошной регистрации сигналов контроля
рельсов действует на сети железных дорог ОАО «РЖД» более 12 лет, до сих пор
анализ зарегистрированных сигналов осуществляется «вручную» оператора-
ми-расшифровщиками. Этот процесс остается своеобразным искусством, тре-
бующим значительных знаний, практического опыта, высокой концентрации
внимания, терпения и «чувства дефекта».
В этой книге авторы попытались собрать всю необходимую информацию
для успешного освоения принципов расшифровки сигналов контроля рельсов:
-	приведены схемы прозвучивания эксплуатируемых на сети ОАО «РЖД»
средств дефектоскопии и специфика представления сигналов;
-	выделены характерные признаки разнообразных дефектов в рельсах и
элементах стрелочных переводов;
-даны конкретные рекомендации по распознаванию
дефектов на фоне ложных сигналов и помех.
Книга будет полезна не только для практиков-рас-
шифровщиков разного уровня подготовки, но и для про-
граммистов, работающих над автоматизацией процесса
анализа дефектограмм контроля рельсов.
9
785905
21
8316