CZU625.033.37 (075.8)
Р84
М. П. Брандис, С. И. Заика, В. А. Лончак,
Д. М. Марандич
Описаны порядок подготовки и проведения
контроля рельсов мобильными средствами
дефектоскопии. Рассмотрены принципы регистрации и
расшифровки результатов контроля. Приведены
многочисленные примеры записей реальных сигналов и
описаны основные приемы обработки информации с
целью повышения достоверности выявления и
классификации дефектов.
Книга предназначена для специалистов,
выполняющих неразрушающий контроль рельсов, а
также производящих техническое обслуживание
средств дефектоскопии.
DESCRIEREA CIP A CAMEREI NATIONALE A CARTII
Руководство по дефектоскопии рельсов мобильны-
ми средствами контроля: Учеб, пособие/ М. П. Брандис, С. И.
Зойка, В. А. Лончак, Д. М. Марандичь. - К.: S. п., 2005 (Tipogr.
Balacron). - 207 р.
Bibliogr. р. 206 - 207 (16 tit.)
ISBN 9975-9829-5-6
500 ex.
625.033.37 (075.8)
ISBN 9975-9829-5-6
Введение
Создание и внедрение средств диагностики
железнодорожного пути с программно —
вычислительными бортовыми системами уже на данном
этапе позволяет формировать банк данных состояния
пути с целью анализа и прогноза его изменений,
определения необходимой потребности в оздоровлении.
Это направление со временем должно охватить все
подразделения и стать основной автоматизированной
системой управления путевым хозяйством.
Методическая база по проведению контроля
рельсов мобильными средствами и расшифровке
результатов контроля постоянно совершенствуется.
Поскольку решение о наличии дефекта принимает
оператор, то это приводит к определенной
субъективности расшифровки и существенно снижает
достоверность потому, что при расшифровке оператор в
основном руководствуется рекомендациями РЭ, в
котором этот раздел, как правило, освещен
недостаточно полно.
Поэтому возникла необходимость
систематизировать методы и приемы расшифровки
результатов контроля мобильными средствами и
определить основные критерии параметров сигналов,
характеризующих образ дефекта.
Настоящее пособие предполагает применение
ультразвуковых и магнитных методов контроля рельсов
мобильными средствами неразрушающего контроля со
скоростью более 20 км/ч. Пособие расчитано на
использование работниками ультразвуковых и
совмещенных вагонов-дефектоскопов и автомотрис,
укомплектованных аппаратно — программными
3
комплексами неразрушающего ультразвукового и
магнитного методов контроля.
Пособие разработано с учетом опыта
эксплуатации вагонов-дефектоскопов и автомотрис
дефектоскопных на протяжении последних 15 лет и
рассматривает:
порядок применения ультразвукового и
магнитного методов контроля;
-	перечень средств, материалов и инструмента;
-	порядок подготовки средств и объекта к
контролю и проведения контроля;
-	методы расшифровки результатов контроля;
т	ребования к оформлению результатов
контроля;
Авторы выражают благодарность всем,
принимавшим участие в обсуждении изложенных
материалов, особенно О. Н. Кисляковскому и В. В.
Лабутину, чьи практические материалы, замечания и
предложения способствовали улучшению содержания
книги.
1.	Организация и порядок проведения
неразрушающего контроля рельсов пути.
1.1.	Порядок контроля рельсов пути мобильными
средствами дефектоскопии.
Система контроля рельсов пути мобильными
средствами дефектоскопии включает:
сплошной автоматизированный контроль
рельсов;
- натурный осмотр и ручной контроль отдельных
участков рельсов.
Сплошной автоматизированный контроль
рельсов выполняют на основании технологической
4
документации на НК, соответствующей
технологической инструкции, утвержденной МПС.
Основными средствами автоматизированного
контроля рельсов на дистанции пути являются
дефектоскопные автомотрисы (АМД и АВД) на базе
ультразвуковых и магнитно-индукционного методов
контроля.
Совмещенный вагон-дефектоскоп (СВД) на базе
ультразвуковых и магнитно-индукционного методов
НК, ультразвуковой вагон-дефектоскоп (УЗВД) и
магнитный вагон-дефектоскоп (МВД) используются,
как средства сплошного контроля, а также для
временной замены на дистанции вышедших из строя
АМД, АВД и для ревизии служб дефектоскопии на
дистанции пути.
Сетевые путеобследовательские станции (СПС)
по дефектоскопии предназначены для проверки
организации работы средств рельсовой дефектоскопии и
контрольных проверок рельсов на железных дорогах
сети, проведения испытаний новой техники, обучения и
стажировки обслуживающего персонала дорожных
вагонов-дефектоскопов и АМД. Сетевые
путеобследовательские станции по дефектоскопии
укомплектовываются штатом для двухсменной работы и
работают по плану-графику, утвержденному
Департаментом пути и сооружений МПС.
Ручной контроль отдельных участков рельсов с
использованием портативных и в отдельных случаях
съемных средств дефектоскопии осуществляется с
целью уточнения показаний мобильных средств
контроля. Ручной контроль выполняется на основании
технологической документации на НК,
соответствующей требованиям Технологической
инструкции по неразрушающему контролю рельсов и
5
стрелочных переводов в пути съемными и мобильными
средствами дефектоскопии, утвержденной МПС.
Работа средств дефектоскопии дистанции пути
выполняется согласно графику, ежемесячно
разрабатываемому мастером участка дефектоскопии,
согласованному техническим отделом и утвержденному
начальником дистанции пути. График работы средств
дефектоскопии составляется на основании расчета
сменных норм контроля рельсов в пути средствами
дефектоскопии и расчета периодичности контроля с
учетом климатических условий.
1.2.	Организация работы вагонов-дефектоскопов
и автомотрис-дефектоскопных.
Мобильные средства дефектоскопии работают по
графику, утвержденному начальником службы пути.
График разрабатывается ежемесячно специалистом
службы пути по дефектоскопии на основании
утвержденной схемы периодичности проверки железной
дороги мобильными средствами и сообщается
дистанциям пути.
Эксплуатация и обслуживание автомотрисы, как
подвижной единицы, осуществляется согласно
требованиям Инструкции по эксплуатации АМД и
Инструкции по эксплуатации и содержанию дрезин,
мотовозов и автомотрис (моторно-рсльсового
транспорта несъемного типа) на железных дорогах.
В дистанциях пути, куда приписаны вагоны-
дефектоскопы и автомотрисы, должны выделяться
места отстоя вагонов-дефектоскопов и помещения для
хранения, технического обслуживания и экипировки
автомотрис с подключением к внешним источникам
энергоснабжения и водоснабжения. Должны выделяться
помещения для хранения запасных частей, расходных
материалов и съемного оборудования.
Заявки на работу вагона-дефектоскопа и
автомотрисы подаются начальником или зам.
начальника вагона-дефектоскопа (автомотрисы) через
дистанцию пути. Для работы вагона-дефектоскопа
выделяется отдельный локомотив. При необходимости,
на время контроля предоставляются специальные окна.
При проведении контроля вагон-дефектоскоп
(автомотриса) сопровождается представителем
дистанции пути, старшим контрольным мастером или
дорожным мастером, который обязан представить
начальнику вагона-дефектоскопа (автомотрисы)
ведомость результатов проверки предыдущего проезда с
отметкой о принятых мерах по каждому дефектному
или остро дефектному рельсу.
Выдача информации дистанциям пути о
результатах контроля рельсов производится в
оперативном режиме расшифровки не позднее 6 часов
после проезда по участку. Результаты контроля полной
и окончательной расшифровки проверенных участков, с
проведением натурных осмотров рельсов, угрожающих
безопасности движения поездов, выдаются дистанциям
пути не позднее 24 часов после проезда по участку.
Вагон-дефектоскоп (автомотриса) должен быть
укомплектован однониточным съемным дефектоскопом
и переносным дефектоскопом для контроля сварных
стыков, а также необходимыми принадлежностями для
проведения вторичного контроля.
2.	Виды и методы НК рельсов пути и виды
дефектов, подлежащих выявлению мобильными
средствами дефектоскопии.
Сплошной контроль рельсов существующими
мобильными средствами дефектоскопии
6
7
осуществляется акустическим (ультразвуковым) и
магнитным методами контроля.
2.1.	Контроль головки рельса.
Сплошной контроль головки рельса
осуществляется эхометодом резонаторами с углами
ввода а = 70°, 55°- 58°,0°, зеркальным методом
резонаторами с углами ввода а = 60° и магнитно-
индукционным методом.
Резонатор с углом ввода 70°, акустическая ось
которого направлена по оси рельса, предназначен для
выявления в средней части головки рельса дефектов
вида 20,21,26, 24, 25, 27.
Резонаторы с углом ввода 55° - 58°, акустическая
ось которых развернута под углом у = 34° относительно
продольной оси рельса, предназначены для выявления
эхометодом вертикальных поперечных трещин на
ранней стадии развития.
Зеркальный метод контроля реализуется с
использованием двух резонаторов с углами ввода а =
58°- 60°, акустическая ось которых развернута на угол
34° относительно продольной оси рельса, и
предназначен для выявления развитых дефектов вида
20, 21, 26 с “зеркальной"’ отражающей поверхностью в
боковой грани головки рельса. Кроме того, зеркальный
метод эффективен для контроля головки шумящих
рельсов.
2.2.	Контроль шейки рельса.
Сплошной контроль шейки рельса и
продолжения ее в подошву и головку осуществляется
зеркально-теневым и эхометодом с использованием
прямого совмещенного или раздельно-совмещенного
резонатора (а = 0°) и наклонного резонатора с углом
ввода а = 42°-45°.
2.3.	Дефекты в зоне болтового стыка.
Поперечные трещины в виде темного и светлого
пятен (дефекты вида 20.1, 21.1), расположенные в
рабочей и нерабочей грани и средней части головки
рельса, с условной протяженностью не менее 30 мм;
аналогичные дефекты, развивающиеся под
горизонтальными расслоениями головки, выявляются на
расстояниях не более 50 мм от начала расслоения,
измеренного по оси рельса.
Поперечные трещины в средней части головки от
дефектов вида 24.1, 25.1, 27.1, глубиной более 10 мм с
условной протяженностью не менее 30 мм.
Горизонтальные продольные трещины в головке
(дефекты вида 11.1, 30Г.1, 38.1), заходящие в нее более
половины ширины, с условной протяженностью не
менее 30 мм для измеряемых глубин 10-40 мм.
Трещины в местах сопряжения головки рельса с
шейкой (дефект вида 52.1), заходящие в нее более
половины ширины, с условной протяженностью не
менее 30 мм.
Трещины, развивающиеся от болтовых отверстий
(дефект вида 53.1), проекция которых на
горизонтальную ось выходит за проекцию болтового
отверстия более чем на 10 мм, заходящие в шейку не
менее 10 мм от боковой поверхности, с условной
протяженностью не менее 30мм.
Горизонтальные трещины в шейке (дефект вида
55.1), заходящие в шейку более 10 мм от боковой
поверхности, с условной протяженностью не менее
30 мм.
Коррозионно-усталостные трещины в подошве
рельса (дефект вида 69.1) высотой более 10 мм,
расположенные в зоне проекции шейки.
Изломы рельсов (дефекты вида 70.1, 74.1, 79.1).
8
9
2.4.	Дефекты вне болтового стыка:
Поперечные трещины в виде темного и светлого
пятен (дефекты вида 20.2, 21.2, вида 26.3 в сварном
стыке), расположенные в рабочей и нерабочей грани и
средней части головки рельса с условной
протяженностью не менее 30 мм; аналогичные дефекты,
развивающиеся под горизонтальными расслоениями
головки, выявляются на расстоянии не более 50 мм от
начала расслоения, измеренного по оси рельса.
Поперечные трещины в средней части головки от
дефектов вида 24.2, 25.2, 27.2, глубиной более 10 мм с
условной протяженностью не менее 30мм.
Горизонтальные продольные трещины в головке
(дефекты вида 11.2, 30Г.2), заходящие в нее более
половины ширины, с условной протяженностью не
менее 30мм для измеряемых глубин 10-40 мм.
Трещины в местах сопряжения головки рельса с
шейкой (дефект вида 52.2), заходящие в нее более
половины ширины, с условной протяженностью не
менее 30 мм.
Горизонтальные трещины в шейке (дефект вида
55.2), заходящие в шейку более 10 мм от боковой
поверхности, с условной протяженностью не менее
30 мм;
Трещины в шейке в месте сварного шва (дефект
вида 56.3), заходящие в шейку более 10 мм от боковой
поверхности, с условной протяженностью не менее
30 мм.
Трещины в подошве в сварном стыке (дефект
вида 66.3), расположенные в зоне проекции шейки, с
условной протяженностью не менее 30 мм.
Коррозионно-усталостные трещины в подошве
рельса (дефект вида 69.2) высотой более 10 мм,
расположенные в зоне проекции шейки.
Изломы рельсов (дефекты вида 70.2, 74.2, 79.2).
Отражающие свойства трещин любого
происхождения, выходящих на поверхность, снижаются
при проникновении жидкости внутрь трещины.
3.	Аппаратура.
3.1.	Общие требования к средствам НК.
Для НК рельсов могут использоваться средства
НК, функциональные возможности и характеристики
которых обеспечивают реализацию требований к видам
и методам НК, применяемым при неразрушающем
контроле рельсов.
Средства НК должны быть укомплектованы
Руководством по эксплуатации с методикой его поверки
(калибровки) и Технологической инструкцией по
контролю рельсов. В Руководстве по эксплуатации и
Технологической инструкции должны быть указаны:
-	виды дефектов в рельсах, на выявление которых
рассчитано средство НК;
-	значения основных параметров для всех
каналов контроля.
Средства контроля качества рельсов в пути, в том
числе автоматизированные, входящие в их состав
дефектоскопы с преобразователями и стандартные
образцы (государственные, отраслевые или стандартные
образцы предприятий) должны быть сертифицированы
(аттестованы) и внесены в отраслевой реестр средств
измерений МПС в установленном порядке.
Средства НК должны проходить периодическую
калибровку (поверку) в установленные сроки в
организациях, имеющих право проведения указанных
работ, а также ежедневную проверку
Работоспособности и значений основных параметров в
10
11
соответствии с технологической документацией на
контроль.
Для скоростной дефектоскопии рельсов,
уложенных в путь, применяется	аппаратно-
программный комплекс с комплектом резонаторов,
стандартный образец СО-ЗР, вспомогательные
материалы и инструменты.
3.2.	Обязательные технические параметры
средств НК.
Количество каналов контроля.
Пороговая условная чувствительность эхометода
по стандартному образцу СО-ЗР.
Условная чувствительность ЗТМ для третьего
донного эхоимпульса, полученного в стандартном
образце СО-ЗР на расстоянии 60 мкс от начала
зондирующего импульса.
Мертвая зона, измеренная по стандартному
образцу СО-ЗР.
Рабочая частота УЗ аппаратуры
Максимальная чувствительность приемника, mV,
не менее	0,5
Диапазон калиброванной регулировки
чувствительности приемника, dB,	0-80
Дискретность регулировки чувствительности
приемника, dB,	1,0
Размах колебаний электрических импульсов
генератора УЗК на эквивалентной нагрузке,V,
радиогенератор	100-150
генератор ударного возбуждения	250-400
Максимальная частота следования импульсов
возбуждения УЗК.
Частота синхронизации комплекса: внутренняя,
от датчика пути (дискретность по пути).
Задержка и длительность зоны регистрации
сигналов для применяемых резонаторов.
Диапазон частот входного сигнала магнитного
канала.
Амплитуда минимального входного сигнала
магнитного канала.
Электропитание комплекса.
Потребляемая мощность.
Параметры пьезоэлектрических резонаторов:
-	угол ввода;
-	импульсный коэффициент преобразования;
-	уровень шума для наклонных резонаторов;
-	ширина диаграммы направленности (основного
лепестка) на уровне 0,5 для наклонных РП;
-	эффективная частота эхоимпульса.
Средство контроля должно обеспечивать:
-	представление информации на экране монитора
в виде развертки типа В, где по вертикали определяется
время от зондирующего импульса до принятого
эхосигнала, а по горизонтали — местоположение
преобразователей на пули в каждом цикле излучения -
приема;
-	отображение на экране монитора (развертка
типа А) осциллограммы сигналов одного или
нескольких каналов контроля, получаемых в процессе
ультразвукового контроля рельсов;
-	настройку параметров контроля, управление
процессом контроля и расшифровки с клавиатуры
(мышка) компьютера (ПК);
-	индикацию на экране монитора значений
установленных параметров;
о	пределение путейской координаты и
расстояний между отметками по маркерным меткам;
-	выбор фрагмента изображения по координате;
12
13
отметку интересующих фрагментов
изображения и просмотр выбранных фрагментов по
установленным меткам;
-	определение критерия опасности дефекта
(условная протяженность);
-	изменение масштаба изображения на экране
монитора;
-	корректировку километров и служебных
отметок;
-	архивацию дефектов по классификатору;
-	сравнение проездов УЗ и магнитного метода;
отметку участков пути,
непроконгролированных комплексом;
-	распечатку ведомости конзроля со значением
условной чувствительности (усиления) по каналам
контроля;
-	распечатку ведомости непроконгролированных
участков пути;
-	запись регистрируемой информации на диск (в
архив) для длительного хранения.
Другие функции, улучшающие технологические
и эксплуатационные возможности комплекса.
4.	Подготовка и проведение неразрушающего
контроля мобильными средствами дефектоскопии.
4.1.	Подготовка мобильного средства к
контролю.
Подготовка мобильного средства к контролю
включает проверку механического оборудования,
проверку связи с машинистом (механиком) локомотива
(автомотрисы), проверку электрооборудования,
пневмоснабжения и водоснабжения, подготовку и
настройку электронного оборудования.
4.1.1.	Проверка и регулировка оборудования для
ультразвукового контроля.
4.1.1.1.	Проверка и регулировка следящих лыж
для используемых в настоящее время следящих систем.
Регулировка положения следящих лыж
производится с целью обеспечения вписывания их в
габарит колесной пары тележки для безопасного
прохода стрелочных переводов и крестовин.
Регулировка следящих лыж осуществляется
работниками вагона-дефектоскопа (автомотрисы).
Вагон-дефскгоскоп (автомотриса) должен находиться на
прямом участке пути по оси пути, и размеры между
ребордами колес тележки и внутренними гранями
рельсов должны быть одинаковы.
Следящие лыжи должны быть расположены в
пределах ширины гребней колесных пар тележки и не
должны выходить за пределы гребней в отжатом
положении.
Толщина следящей лыжи с вкладышем должна
быть:
наибольшая толщина	34 мм;
наименьшая толщина	29 мм.
Отжать следящую лыжу. Приложить шаблон к
внутренним плоскостям колес тележки на уровне 10-
15мм от низа следящих лыж. Внутренняя плоскость
отжатой следящей лыжи не должна выходить за
пределы шаблона. Зазор между шаблоном и плоскостью
лыжи по всей длине должен быть не более 1 мм.
Прижать следящую лыжу к боковой грани
головки рельса.
В этом положении концы усовиков не должны
выходить за реборды колес более чем на 1 мм.
14
15
Заглубление лыж должно быть одинаковым по
всей их длине и составлять 25+1 мм. Замеры
заглубления производить с внешних сторон вкладышей.
Давление в пневматических камерах прижатия
следящих лыж должно быть не более 0,18 МРа, при
давлении в воздушной магистрали от 0,45 до 0,55 МРа.
Усилие прижатия следящей лыжи к боковой грани
головки рельса должно быть не более 35 кг.
Проверить поворотные скребки для очистки
поверхности катания головки рельса. Отрегулировать
положение ремней скребков так, чтобы они с
небольшим усилием прижимались к головке рельса.
4.1.1.2.	Проверка и регулировка искательных
лыж для применяемых в настоящее время искательных
систем.
Торцевые винты блоков преобразователей
должны быть плотно ввернуты до упора и поставлены
на краску, не иметь погнутостей и задиров. Боковой
люфт в прорезях рамки не должен превышать 0,2 мм,
вертикальный ход должен составлять 2 + 0,2 мм.
Амортизирующие пружины должны быть свободные и
не препятствовать вертикальному перемещению блока
преобразователей в прорезях рамки. При полностью
сжатой пружине противоположный торец искателя не
должен касаться рамки.
Поводки искательных лыж должны свободно
перемещаться по штырям скобы. Допустимый люфт 0,2
мм. Вертикальное перемещение блока преобразователей
от крайнего нижнего положения до положения с
горизонтальным уровнем поводков должно составлять
25 + 2 мм. В крайнем смещенном положении прижатого
блока преобразователей шпилька поводка не должна
доходить до конца штырей скобы на 1-2 мм.
Штоки прижатия искателей не должны иметь
заеданий при любом смещении искателя. Величина
усилия прижатия искателя при горизонтальном
положении поводков должна составлять 30-40 N. Скобы
должны быть установлены на балке симметрично.
Пневматические цилиндры должны работать
четко, без перекосов и заеданий штоков. В рабочем
положении поводки искательных лыж должны быть
горизонтальны. Зазор между поводком и поверхностью
катания рельса не должен превышать 6 мм. В нерабочем
положении зазор между поверхностью рельса и
протектором должен быть равен 10-15 мм.
Водопроводящие резиновые трубки в любом положении
искателя не должны иметь натяга и резких перегибов.
4.1.1.3.	Подготовка резонаторов и блоков
преобразователей к работе.
Распаять резонаторы в соответствии с
принципиальной схемой. Провода скрутить в скрутки и
одеть в экранированный чулок. Если резонаторы уже
распаяны, проверить качество пайки и состояние
экранированных чулок. Жилы проводов не должны
иметь обрывов у мест пайки, а экраны должны быть
надежно припаяны и не иметь поверхностных
повреждений.
Подготовить контактную массу для заливки
блоков преобразователей. (Например, взять 1 часть
канифоли и 3 части машинного масла и, периодически
помешивая, греть на медленном огне до получения
однородной вязкой массы. Охладить полученный
состав.)
Очистить от пыли и грязи в донышках рабочие
поверхности посадочных мест для резонаторов. При
наличии на рабочих поверхностях заусениц и следов
после обработки, отшлифовать поверхности
16
17
шлифовальной бумагой. Промыть рабочие поверхности
спиртом. Нанести кисточкой на рабочие поверхности
тонкий слой приготовленной контактной массы.
Вставить резонаторы в корпус блока
преобразователей, слегка зажав их в корпусе винтами.
Установить необходимые углы разворота резонаторов.
Надеть донышко на преобразователи и плотно прижать
корпус блока преобразователей и резонаторы к
донышку. Надеть защитную крышку на резонаторы и
завернуть штуцеры до упора. Зажать резонаторы в
корпусе винтами. Убедиться, что резонаторы плотно
прижаты к поверхности донышка и воздушные пузыри
между рабочей поверхностью резонатора и донышком
отсутствуют. Еще раз проверить наличие пузырей. Если
появились пузыри, сборку повторить.
4.1.2.	Проверка оборудования для магнитного
контроля.
4.1.2.1.	Проверка магнитов.
Перед началом работы необходимо визуально
проверить состояние катушек электромагнитов,
соединительных проводов, искательных катушек.
Катушки электромагнитов должны быть надежно
закреплены. При обнаружении на поверхности катушек
видимых вмятин от ударов или других нарушений
изоляции необходимо выяснить причину и, по
возможности, восстановить изоляцию. В противном
случае это может привести к короткому замыканию
обмоток катушек и выходу из строя, как самой катушки,
так и источника питания. В местах соединения катушки
с подводящими проводами должен быть обеспечен
надежный контакт, а сами контакты очищены от пыли и
грязи и защищены защитным чехлом.
4.1.2.2.	Проверка искательных лыж.
Произвести визуальный осмотр искательной
лыжи. Очистить лыжу от грязи. Осмотреть катушку.
Катушка должна плотно сидеть в корпусе, и не должна
иметь видимых повреждений и нарушения изоляции.
Корпус катушки должен быть надежно прикреплен к
лыже так, чтобы между ним и дном лыжи не было
зазоров. Подводящие провода к катушке должны быть
достаточно мягкими и не мешать свободному
перемещению лыжи. Установить искательную лыжу на
место. В зоне расположения катушки рабочая
поверхность искательной лыжи в прижатом положении
должна плотно без видимых зазоров лежать на рабочей
поверхности рельса. Проверить усилие прижатия лыжи
к рельсу. Смещая с небольшим усилием лыжу поперек
рельса проверить наличие люфтов в местах крепления
лыжи. Если имеются люфты, их необходимо устранить
при помощи шайб. Проверить перемещение лыжи в
вертикальном направлении. Лыжа должна
перемещаться с небольшим усилием плавно без
заеданий.
4.1.3.	Подготовка к работе и настройка
электронного оборудования.
Произвести проверку работоспособности
электронного комплекса в соответствии с требованиями
руководства по эксплуатации.
4.1.3.1.	Канал PC резонатора. Настройка на
контрольный уровень чувствительности.
1)	Канал ЭХО
Подключить к проверяемому каналу при помощи
настроечного кабеля PC резонатор. Установить
Резонатор на смоченную водой поверхность
контрольного образца СО-ЗР и, перемещая его вдоль
образца, выявить PC резонатором отражатель
18
19
(отверстие диаметром 6 мм со стороны большей
глубины), фиксируя выявление по видеосигналу на
экране монитора (индикаторе). Превышение
видеосигналом порогового уровня можно определить по
появлению линии записи на соответствующей дорожке
В развертки в канале ЭХО PC резонатора. Регулируя
усиление усилителя ЭХО канала установить амплитуду
импульса на пороговом уровне. Зафиксировать
полученное значение усиления. Оно должно быть не
меньше установленного в технических требованиях
значения пороговой условной чувствительности для
данного канала. Увеличить усиление в канале ЭХО на
20 dB (для блоков преобразователей, в которых
используются оргстекловые донышки). Зафиксировать
значение установленного усиления (контрольный
уровень чувствительности).
Перевернуть образец СО-ЗР и выявить PC
резонатором отражатель (отверстие диаметром 6 мм) со
стороны меньшей глубины. Регулируя усиление
усилителя ЭХО канала установить амплитуду
отраженного сигнала равную пороговому уровню.
Зафиксировать значение усиления в канале. Увеличить
усиление усилителя ЭХО канала на 6 dB. ВРЧ
усилителя PC канала уменьшить амплитуду
отраженного от отражателя сигнала до порогового
уровня. Установить контрольный уровень
чувствительности.
2)	Канал ЗТМ
Установить резонатор на смоченную водой
поверхность контрольного образца СО-ЗР и получить
сигнал, отраженный от противоположной грани
образца. Регулируя усиление в канале ЗТМ установить
амплитуду третьего донного отражения равную
пороговому уровню. Зафиксировать значение усиления
в ЗТМ канале. Увеличить усиление в канале ЗТМ PC
резонатора на 24 dB. Зафиксировать значение
установленного усиления (контрольный уровень
чувствительности ЗТМ ).
ПРИМЕЧАНИЕ: если в канале PC резонатора
отсутствует раздельная настройка чувствительности
для ЭХО и ЗТМ методов, то настройку на контрольный
уровень чувствительности производить для ЗТМ.
4.1.3.2.	Канал 55° (45°) резонатора. Настройка на
контрольный уровень чувствительности.
Подключить к проверяемому каналу при помощи
настроечного кабеля 55° (45°) резонатор. Установить
резонатор на смоченную водой поверхность
контрольного образца СО-ЗР и, перемещая его вдоль
образца, выявить 55° (45°) резонатором отражатель
(отверстие диаметром 6 мм со стороны большей
глубины), фиксируя выявление по видеосигналу на
экране монитора (индикатора). Регулируя усиление
соответствующего усилителя установить амплитуду
импульса на пороговом уровне. Зафиксировать
полученное значение усиления. Оно должно быть не
меньше установленного в технических требованиях
значения пороговой условной чувствительности для
данного канала. Увеличить усиление в канале на 24(20)
dB (для блоков преобразователей, в которых
используются оргстекловые донышки). Зафиксировать
значение установленного усиления (контрольный
уровень чувствительности).
Перевернуть образец СО-ЗР и выявить 55° (45°)
резонатором отражатель (отверстие диаметром 6 мм) со
стороны меньшей глубины. Установить амплитуду
отраженного сигнала равную пороговому уровню.
Зафиксировать значение усиления в канале. Увеличить
усиление усилителя 55° (45°) канала на 6 dB. ВРЧ
20
21
усилителя 55° (45°) канала уменьшить амплитуду
отраженного от отражателя сигнала до порогового
уровня. Установить контрольный уровень
чувствительности.
4.1.3.3.	Канал 70° резонатора. Настройка на
контрольный уровень чувствительности.
Подключить к проверяемому каналу при помощи
настроечного кабеля 70° резонатор. Установить
резонатор на смоченную водой поверхность
контрольного образца СО-ЗР и, перемещая его вдоль
образца, выявить 70° резонатором отражатель
(отверстие диаметром 6 мм со стороны меньшей
глубины), фиксируя выявление по видеосигналу на
экране монитора (индикатора). Регулируя усиление
соответствующего усилителя установить амплитуду
импульса на пороговом уровне. Зафиксировать
полученное значение усиления. Оно должно быть не
меньше установленного в технических требованиях
значения пороговой условной чувствительности для
данного канала. Увеличить усиление в канале на 18 dB
(для блоков преобразователей, в которых используются
оргстекловые донышки). Зафиксировать значение
установленного усиления (контрольный уровень
чувствительности).
Установить амплитуду отраженного сигнала
равную пороговому уровню. Зафиксировать значение
усиления в канале. Увеличить усиление усилителя
канала на 6dB. ВРЧ усилителя канала уменьшить
амплитуду отраженного от отражателя сигнала до
порогового уровня. Установить контрольный уровень
чувствительности.
4.1.3.4.	Магнитный метод контроля.
Включить	комплекс.	Проверить
работоспособность магнитного канала в соответствии с
требованиями РЭ. Проверку работоспособности
магнитного канала можно провести при помощи
искательной лыжи и магнита. Установить начальное
усиление в канале по обеим ниткам 10-15 dB.
Подключить искательную лыжу к комплексу. Несколько
раз резко провести магнитом по рабочей поверхности
лыжи в зоне расположения искательной катушки. На
экране монитора на соответствующей дорожке записи
должны появиться двухполярные симметричные
импульсы ЭДС, возникающие при пересечении витков
искательной катушки магнитным полем магнита.
4.2.	Проведение контроля.
4.2.1.	Настройка ультразвуковых каналов на
поисковый уровень чувствительности.
Включить комплекс. Произвести настройку на
контрольный уровень чувствительности по всем
каналам контроля.
Настройку комплекса на поисковый уровень
чувствительности в движении необходимо производить
на прямом участке стыкового главного или приемо-
отправочного пути с характерным для данного участка
вертикальным и боковым износом головки рельса.
Настройка на боковых путях, как правило, со
старогодными рельсами со смятыми концами рельсов,
разбитыми болтовыми отверстиями и с изношенной с
большим наклепом головкой не позволяет установить
оптимальную чувствительность по каналам. При выезде
на главный путь приходиться производить
Дополнительную регулировку следящей и искательной
систем и значительно корректировать установленные
при настройке значения усиления, особенно в каналах
55° и PC резонаторов. Настройку необходимо начинать
с канала PC резонатора.
22
23
4.2.1.1.	Настройка канала PC резонатора.
Увеличить усиление в каналах ЭХО и ЗТМ PC
резонатора относительно контрольного уровня на 6 dB
(поисковый уровень чувствительности).
Начать движение. На развертке В изображение
начнет перемещаться по экрану монитора. При
прижатых следящих и опущенных искательных лыжах и
наличии контактной жидкости под блоками
преобразователей на экране монитора на дорожках
записи каналов PC резонаторов в зоне донного сигнала
должна появиться сплошная линия (линия записи
донных сигналов). Если на блоках преобразователей
установлены новые донышки, то линия может быть с
большими разрывами или вообще отсутствовать из-за
плохого акустического контакта между рабочей
поверхностью донышка и поверхностью катания
головки рельса. Для улучшения акустического контакта
донышки нужно предварительно притереть на рельсе,
используя наждачную бумагу, или проехать с
прижатыми следящими и опущенными искательными
лыжами 2-3 км до получения стабильной записи донных
сигналов и сигналов от болтовых отверстий в канале PC
резонатора.
При проезде стыка на дорожке записи в зоне
болтовых отверстий и, если они есть, в зоне
соединителей должны записываться короткие линии, по
количеству равные количеству болтовых отверстий и
соединителей, а в линии записи донных сигналов в
проекции записи болтовых отверстий должны появиться
разрывы, рис. 4.2.1.
Если, при правильной настройке искательной
системы, в линии записи донных сигналов наблюдаются
частые разрывы и запись болтовых отверстий
осуществляется не регулярно, то необходимо проверить
24
Запись болтового соединения PC резонатором.
Линия начала зоны регистрации Запись болтовых отверстий
Рис. 4.2.1.
качество смачиваемости поверхности катания головки
рельса под блоками преобразователей и состояние
рельсов (наличие на поверхности катания головки
рельса мазута, песка, наклепа на боковой поверхности
головки рельса и т.д.). При загрязненных рельсах
необходимо увеличить подачу смачиваемой жидкости
под блоки преобразователей и увеличить усиление
усилителя PC резонатора в каналах ЭХО и ЗТМ на 2-4
Уменьшение длительности разрывов от болтовых
отверстий в линии записи донных импульсов
свидетельствует о низкой чувствительности в канале
ЗТМ РС резонатора. Для устранения этого явления
необходимо уменьшить усиление усилителя в ЗТМ
канале и добиться записи близкой к оптимальной.
25
4.2.1.2.	Настройка каналов 55° резонаторов.
Увеличить усиление в каналах 55° резонаторов
относительно контрольного уровня на 6 dB (поисковый
уровень чувствительности).
Настройку необходимо производить
последовательно в каналах наезжающего и
отъезжающего резонатора. При проезде стыка на
дорожке записи 55° резонатора должна появиться запись
сигналов, отраженных от торцов головки рельса, в виде
двух вертикальных наклонных линий. Одна линия от
наезжающего резонатора, другая линия от
отъезжающего резонатора с меньшим расстоянием
между концами в начале зоны регистрации и с большим
расстоянием в конце зоны регистрации. На новых
рельсах с не забитыми стыками при оптимальной
чувствительности наклонные линии разбиты на три
отрезка, отделенные друг от друга разрывами в две три
точки (для подзон зоны контроля 4 и более мкс). Первый
отрезок от начала зоны регистрации условно называется
“ближней зоной” и характеризует запись сигналов в зоне
рабочей грани головки рельса (при развороте резонатора
в сторону рабочей грани). Второй отрезок называется
“средней зоной” и характеризует запись сигналов у
поверхности катания головки рельса; и третий отрезок
называется “дальней зоной” и характеризует запись
сигналов в зоне нерабочей грани головки рельса (для
широкодиаграммных резонаторов и резонаторов с
углами ввода 58° и более), рис. 4.2.2.
Однако, реально получить запись, хотя бы
близкую к оптимальной, когда сигналы от обоих
резонаторов прописывались бы во всех трех зонах и по
всем стыкам на протяжении всего проезда, практически
26
не удается. Это происходит от нарушения прижима и
центрирования блоков преобразователей, плохого
состояния рельсов, что приводит к нестабильности
Запись стыка 55° резонаторами
•	1 •	Дальняя зона
•	•	Средняя зона
•	•	Ближняя зона
Рис. 4.2.2
условий ввода и приема УЗ колебаний и нарушению
акустического контакта на протяжении проезда.
Поэтому, если запись сигналов от обоих резонаторов
осуществляется периодически по всем трем зонам и
шумы в ближней зоне отсутствуют или имеется
небольшая шумовая дорожка у начала зоны регистрации
(Ю-15% от ширины дорожки записи), то настройку
можно считать удовлетворительной.
Если в одном из каналов 55° резонаторов на
большом протяжении отсутствует запись сигналов в
Дальней зоне, что свидетельствует о недостаточной
чувствительности, то нужно в усилителе этого канала
Увеличить усиление на 2-4 dB до появления записи
стыка в дальней зоне. После регулировки усиления
27
могут появиться шумы в ближней зоне выше
допустимого уровня. Для уменьшения шумов до
приемлемого уровня регулировкой ВРЧ
соответствующего канала уменьшить чувствительность
в ближней зоне, контролируя при этом запись стыка в
ближней зоне. Стык в ближней зоне должен
периодически уверенно прописываться.
Если, при стабильной записи сигналов от стыков
в средней и дальней зонах, на большом протяжении
отсутствует запись в ближней зоне, то регулировкой
ВРЧ усилителя соответствующего канала нужно
увеличить чувствительность в ближней зоне до
появления записи стыка в ближней зоне. После
ре^лировки могут появиться шумы в ближней зоне
выше допустимого уровня. При появлении шумов нужно
уменьшить усиление усилителя данного канала,
контролируя при этом запись стыка по всем трем зонам.
Регулировку ВРЧ в ближней зоне и регулировку
усиления усилителя в канале, возможно, придется
повторить несколько раз до получения
удовлетворительной записи.
4.2.1.3.	Настройка каналов 45° резонаторов.
Увеличить усиление в канале 45° резонаторов
относительно контрольного уровня на 6 dB (поисковый
уровень чувствительности).
Настройку нужно производить последовательно в
каналах наезжающего и отъезжающего резонаторов.
При проезде стыка на дорожках записи 45°
резонаторов в средней части дорожки должна появиться
запись болтовых отверстий и, если они есть,
соединителей в виде коротких наклонных вертикальных
линий. Одно болтовое отверстие или соединитель
записываются двумя наклонными вертикальными
линиями (наезжающий и отъезжающий резонаторы),
28
имеющими форму “рюмки”. Длина линии записи
сигналов от болтового отверстия должна быть 5-10
точек, в зависиости от угла ввода и ширины диаграммы
направленности резонаторов. Количество “рюмок” равно
количеству отверстий в болтовом соединении, рис. 4.2.3.
Запись болтового соединения 45° резонатором
Рис. 4.2.3
Линии записи соседних болтовых отверстий
наезжающего и отъезжающего резонаторов
пересекаются и имеют вид буквы «X». В конце зоны
регистрации по середине записи болтового соединения
Для рельсов Р50 прописываются еще две наклонные
вертикальные линии, которыми регистрируются
сигналы, отраженные от торцов рельсов, наезжающего и
отъезжающего резонаторов. Для рельсов Р65, в
зависимости от угла ввода резонатора, торец может не
прописываться, так как он маскируется первым
болтовым отверстием. Во время проезда необходимо
следить за тем, чтобы торцы рельсов периодически
Г1Рописывались. Запись торца свидетельствует о том, что
29
чувствительность в дальней зоне (в зоне подошвы
рельса) достаточная для того, чтобы регистрировать
трещины от коррозии в подошве рельса (дефект кода
69).
В реальной записи болтового соединения
рельсов не всегда удается получить запись первого
вступления от первых болтовых отверстий наезжающего
и отъезжающего резонаторов. Это происходит потому,
что концы рельсов с поверхности катания,
где в большей, где в меньшей степени, забиты (смяты)
и в зоне стыка образуются провалы. Когда блок
преобразователей наезжает на такой стык, он не
успевает отследить за поверхностью катания головки
рельса и, как бы, пролетает над ним. В результате чего
происходит временная потеря акустического контакта и
пропадание записи первых вступлений от первых
болтовых отверстий. Так как возникновение дефектов
вида 53.1 чаще всего происходит в первых болтовых
отверстиях, то к регулировке прижима блоков
преобразователей и настройке чувствительности в
каналах 45° резонаторов нужно относится особенно
ответственно. Необходимо периодически проверять
настройку чувствительности на новых, не забитых
стыках по записи торцов и болтовых отверстий. Торцы и
болтовые отверстия на новых рельсах должны уверенно
прописываться по всем зонам. В каналах 45°-х
резонаторов требования к чувствительности в ближней
зоне менее критичны, чем в каналах РС и 55°
резонаторов. Поэтому, если запись торцов и болтовых
отверстий периодически осуществляется по всем зонам
при отсутствии шумов в ближней зоне, то настройку
чувствительности в канале можно считать
удовлетворительной.
30
Если в одном из каналов на большом протяжении
торцы не прописываются и линии записи болтовых
отверстий меньше 4-5 точек, что свидетельствует о
низкой чувствительности, то необходимо увеличить
усиление усилителя соответствующего канала на 2-4 dB
до появления приемлемой записи отверстий. После
регулировки усиления могут появиться шумы в ближней
зоне. Для устранения шумов необходимо регулировкой
ВРЧ усилителя уменьшить чувствительность в ближней
зоне до момента исчезновения шумов, контролируя при
этом качество записи болтовых отверстий. Запись
болтовых отверстий не должна ухудшаться.
4.2.1.4.	Настройка каналов 70° резонаторов.
Увеличить усиление в каналах 70° резонаторов
относительно контрольного уровня на 6 dB (поисковый
уровень чувствительности).
Запись сигналов 70°-го резонатора может
осуществляться на дорожке записи 55°-х резонаторов.
На новых рельсах с чистыми ровными торцами рельсов
стыки в канале 70°-го резонатора прописываться не
должны. Однако, очень часто стыки прописываются
потому, что торцы рельсов не всегда ровные. Если
резонатор с углом ввода 70° в схеме прозвучивания
один, то он устанавливается таким образом, что его
акустическая ось направлена против движения
подвижной единицы. Запись сигналов от стыка в этом
канале будет производиться наклонной вертикальной
линией с наклоном несколько большим, чем линия
записи стыка 55° резонаторами, рис. 4.2.4. При
большой чувствительности и длительности зоны
Регистрации более 140 мкс могут прописываться
болтовые отверстия.
31
Запись торца рельса 70° резонатором
Рис. 4.2.4
Особых проблем при настройке на рабочую
чувствительность в канале 70°-го резонатора не
возникает. Если в канале правильно произведена
настройка на поисковую чувствительность и угол ввода
резонатора не более 68°, то, как правило, торцы рельсов,
если они прописываются, прописываются уверенно при
минимальных или вообще отсутствующих шумах. В
случае появления шумов в ближней зоне регулировкой
ВРЧ усилителя уменьшить чувствительность в ближней
зоне до приемлемого уровня, контролируя результат
регулировки по записи стыка.
4.2.2.	Настройка магнитного канала на поисковый
уровень чувствительности.
Начать движение. Включить ЗАПИСЬ. На
дорожках записи магнитного канала должны появиться
осциллш'раммы записи сигналов от подкладок, от
сварных и разъемных стыков и другие сигналы,
вызванные нарушением сплошности рельса.
32
Отрегулировать усиление по обеим ниткам таким
образом, чтобы на записи амплитуда сигнала в размахе
от подкладок была 5 - 10% зоны записи, амплитуда
сигнала от сварного стыка была в 4-5 раз больше чем от
подкладок, при этом сигнал от разъемного стыка может
входить в ограничение. Установить на осциллограмме
по обеим ниткам амплитуду сигналов от подкладок и от
сварных стыков примерно одной величины. Установить
полярность записи сигнала от разъемного стыка таким
образом, чтобы первое вступление сигнала от начала
накладки было отрицательной полярности, а второе от
конца накладки - положительной.
4.2.3.	Порядок работы в процессе контроля.
Распределение обязанностей в процессе контроля
между работниками мобильного средства определяется
должностными инструкциями, утвержденными
начальником службы пути, разработанными с учетом
требований технологической инструкции. При
проведении контроля мобильное средство
сопровождается представителем дистанции пути,
старшим мастером или дорожным мастером, который
Должен иметь при себе ведомости результатов контроля
предыдущего проезда с отметкой о принятых мерах по
каждому дефектному или остродефектному рельсу.
В процессе контроля необходимо следить за
качеством записи, осуществлять, при необходимости,
Регулировку искательной системы и чувствительности в
соответствующих каналах контроля, корректировать с
пульта дистанционной отметки путейскую кооринату и
Делать служебные отметки. Производить
предварительную расшифровку результатов контроля.
Производить запись в рабочем журонале о
вынужденных остановках, отказе оборудования и
аппаратуры, выходе из строя резонаторов, поломках и
33
других	нештатных ситуациях, отмечать
непроконтролированные участки пути. Принимать меры
к быстрому устранению нреисправностей.
Для экстренной остановки мобильного средства
старший смены должен запросить по рации остановку у
механика и предупредить его, что под вагоном
(автомотрисой) будут работать люди. Выход из вагона
(автомотрисы) работников осуществляется после полной
остановки мобильного средства и с разрешения
старшего смены. После окончания работ старший смены
должен проверить наличие в вагоне (автомотрисе)
работников и сопровождающих и после этого дать
команду механику на начало движения.
5.	Основные этапы обработки информации.
Характеристика моделей и реальных дефектов.
5.1.	Основные этапы обработки информации.
Процесс получения информации о результатах
контроля объекта удобно разделить на следующие
этапы:
обнаружение и выделение сигналов,
отраженных от предполагаемых дефектов;
разрешение;
измерение координат и параметров
дефектов;
классификация дефектов.
Обнаружение заключается в принятии решения о
наличии или отсутствии сигналов от дефекта в объекте
в процессе контроля.
Разрешение состоит в выделении сигналов,
характерных для дефекта на фоне других
нехарактерных сигналов.
34
Измерение сводится к определению координат и
параметров дефекта с минимально допустимыми
погрешностями.
Классификация дефектов заключается в
установлении принадлежности выделенного дефекта к
определенному классу и виду.
Сравнительно большие скорости контроля
мобильными средствами требуют достаточно больших
частот озвучивания объекта, что, соответственно,
влечет за собой большой поток информации. Поэтому
каждая из задач: обнаружение, разрешение, измерение и
классификация должна решаться за ограниченное
время. Однако, к сожалению, в настоящее время
решение этих задач ложится на операторов, которые
принимают решение в той или иной ситуации, исходя из
субъективной оценки полученной информации.
5.2.	Характеристика моделей дефектов.
5.2.1.	Эффективная поверхность вторичного
излучения.
Как известно, в основе ультразвуковой
дефектоскопии лежит явление вторичного излучения.
Оно возникает каждый раз, когда волна встречает
препятствие на пути своего распространения.
Падающую на препятствие волну называют первичной,
отраженную или рассеяную - вторичной, а препятствие
- пассивным вторичным излучателем. Препятствием
Для УЗ колебаний служит любая неоднородность
акустических параметров среды. При изучении явления
вторичного излучения устанавливают закономерность
вторичного излучения конкретных излучателей в
зависимости от соотношения их размеров и длины
волны, ориентации относительно первичного
излучателя и приемника, геометрической формы.
Важное значение имеет соотношение размеров
35
отражателя и длины волны. При вторичном излучении в
зависимости от соотношения размеров отражателя ц
длины волны создаются различные распределения фаз
(и амплитуд) токов на облучаемой поверхности ц
проявляется различный характер интерференции
создаваемых этими токами волн в различных точках
объекта. Интенсивность результирующего поля в точке
приема, создаваемого в какой - либо момент времени,
определяется только теми элементарными
отражателями, которые расположены внутри одного
разрешаемого объема. Только эти излучатели создают
интерферирующие между собой отраженные сигналы.
Сигналы, принятые из соседних разрешаемых объемов,
во времени не совпадают. В этой связи различают
сосредоточенные вторичные излучатели, элементы
которых не разрешаются приемным устройством, и
распределенные, занимающие в пространстве несколько
разрешаемых объемов. Из класса сосредоточенных
излучателей выделяют одиночные и групповые.
Групповой вторичный излучатель состоит из ряда
независимых одиночных. Наибольший практический
интерес представляет характеристика интенсивности
создаваемого вторичными отражателями поля
вторичного излучения в дальней зоне. Эта
характеристика дается с помощью понятия
эффективной поверхности вторичного излучения.
5.2.2.	Эффективная поверхность произвольного
сосредоточенного вторичного излучателя.
Эффективная поверхность произвольного
сосредоточенного вторичного излучателя определяется
из выражения:
ст = 4лг2 Snp/Su = 4лг2 Е2 пр/Е2 ц (1)
36
где:
г - расстояние до излучателя;
s„ — плотность потоков мощности первичной
волны;
S„p - плотность потока мощности вторичного
излучателя;
Е2 ц - квадрат амплитуды первичного поля;
Е2 Пр - квадрат амплитуды вторичного поля.
Величина эффективной поверхности ст в общем
случае зависит от ориентации отражателя относительно
передатчика и приемника. Если в неограниченной
изотропной среде обносить совмещенный излучатель-
приемник (И-П) вокруг отражателя или поворачивать
отражатель относительно направления на излучатель-
приемник, будет снята диаграмма обратного
вторичного излучения. В УЗ дефектоскопии при
измерении диаграммы направленности излучателей
используют частный случай, когда угол сканирования
(угол ввода) и направление сканирования
(перемещения) постоянны. Методики измерения
параметров излучателей в этом случае широко известны
и эффективно применяются на практике.
5.2.3.	Вторичное излучение группового
излучателя.
Реальный дефект по закономерностям
вторичного излучения чаще всего сводится к
групповому излучателю. Рассмотрим групповой
вторичный излучатель, состоящий из двух одиночных,
Рис. 5.1.1.
Обозначим расстояние между ними 1, расстояние
До И-П п.2 , а соответствующие запаздывания во
времени = 2 Г12 / С. Считаем, что одиночные
излучатели не влияют друг на друга. Поскольку
излучатели не разрешаются, колебания от одного
37
Рис. 5.1.1
накладываются на колебания другого. При этом поле
обратного вторичного излучения в точке приема равно
епр (t) = El cosco(t - ti) + E2 cosco(t -12) =
Enp cos(cot - Ч7),	(2)
где амплитуда E[Ip и фаза Ч7 определяются по
правилу сложения колебаний, сдвинутых по фазе на
угол <р = co(t2 - ti) = (2л / X) 2Лг = (4л1 / X) sinO.
В соответствии с определением эффективной
поверхности (1) имеем
о = 4лг2 (Е2 пр/Е2 ц) = су, + су2 + 2л/ су, су2 coscp, (3)
т.е. величина су излучателя зависит от сдвига фаз <р
вторичных волн, возбуждаемых его элементами в точке
приема. Для ср — 0 волны складываются в фазе
(когерентное синфазное сложение), и при
ненаправленном вторичном излучении одиночных
излучателей су принимает максимальное значение
о.макс = (^1 + СУ2 )2. Для <р = л получаем
сУмин = ("VoT - >/ су2 )2. При равновероятных значениях
угла сдвига фаз (некогерентное сложение) среднее
38
начение ст = cti + ст2- Такой же результат получается и
равновероятных в, но только при 1 / 7.» 1, когда
справедливо приближенное равенство 0.
2л
coscp = 1/2Л f cos(4h1/7. х sin6)d0 = j0 (4nl/7. ) » 0. (4)
Чем больше величина отношения 1/7. , тем
сильнее проявляется интерференционный характер
зависимости ст(6). В случае, если групповой излучатель
состоит из п одиночных, то
п	п
ст = Е ст, + 2 Е^ CTi Gj costpij	(5)
i=l	i>j
При этом его диаграмма ст(0) имеет весьма сложную
лепестковую структуру, зависящую от взаимного
расположения отражающих элементов и относительных
расстояний между ними 1у/Л,. Поэтому объемные
(протяженные) дефекты могут давать значительные
колебания мощности отраженных сигналов. Эти
колебания происходят вокруг среднего уровня,
пропорционального среднему значению эффективной
поверхности при некогерентном сложении
п
Е ст = Е ст,	(6)
i=l
5.2.4.	Вторичное излучение при различных
соотношениях размеров отражателя и длины волны.
5.2.4.1.	Вторичное излучение плоских и
выпуклых тел, размеры которых значительно меньше
Длины волны.
Эффективная поверхность вторичного излучения
Тел, малых по сравнению с длиной волны,
пропорциональна шестой степени их резмера и обратно
пропорциональна четвертой степени длины волны.
39
и = 4лг2 (E2 „р / E2 ц ) = 4л3 (I61V)	(7)
Отношение эффективной поверхности к квадрат}'
линейного размера отражателя ст/12 оказывается
пропорциональным величине 1/Х4. Полученные
зависимости выражают закон рассеяния Релея, который
справедлив для отражателей любой формы, если только
линейные размеры последних значительно меньше
длины волны. Отсюда вытекает практически важное
положение о том, что для уверенного обнаружения
отражателя необходимо применять частоты с длиной
волны значительно меньше линейных размеров
отражателя.
5.2.4.2.	Вторичное излучение плоских и
выпуклых тел, размеры которых значительно
превышают длину волны.
Поле вторичного излучения можно расчитать по
распределению наведенного тока на облучаемой
поверхности, рассматривая каждый ее элемент как
элементарный вибратор и применяя принцип
суперпозиции к излучениям отдельных элементов.
Поскольку точный анализ распределения наведенного
тока затруднителен, задаются приближенным
распределением. Последнее довольно просто
определяется в предположении, что поверхность
является плоской или выпуклой с радиусом кривизны
Р1.2 любого ее элемента, значительно превышающим
длину волны. Поверхность отражателя можно при этом
разделить на две области: обращенную к источнику
излучения (освещенную, озвученную) и
противоположную (область тени). Интегрируя по всем
источникам на освещенной поверхности, находим по
модулю выражение для эффективной поверхности
40
обратного вторичного излучения плоской или выпуклой
поверхности, размеры которой велики по сравнению с
длиной волны
а = 4я/Х2Цга е dS12
(8)
Из полученного выражения следует, что каждый
элемент поверхности можно рассматривать как источник
вторичных волн, а результирующее поле - как результат
суперпозиции элементарных полей с учетом фаз и
амплитуд. В направлении И-П налагающиеся волны
могут, как усиливать, так и ослаблять друг друга.
Поэтому поле вторичного излучения больших
отражателей носит, в общем случае, резко выраженный
интерференционный характер, что проявляется тем
сильнее, чем больше отношение линейных размеров
отражателя к длине волны. Величина ст зависит от
формы, размеров отражателя, его ориентации
относительно направления облучения и длины волны.
5.2.5.	Обратное вторичное излучение выпуклых
поверхностей двойной кривизны.
Выпуклую поверхность двойной кривизны имеют
шар, эллипсоид, параболоид и т.п. тела. Эффективная
поверхность обратного вторичного излучения этих тел
определяется выражением
ст — л pi р2
где р 1 р2 — радиусы кривизны.
Из выражения следует, что
эффективная поверхность обратного
излучения этих тел от А не зависит.
(9)
при pi,2 »А
вторичного
41
Рассмотрим, например, эллипсоид. Рассечем его
плоскостями z = n (Х/4) для (n = 1, 2, 3,...), как показано
на рис. 5.1.2. При этом его поверхность разобьется на
ряд элиптических круговых колец или зон Френеля.
Рис. 5.1.2
Каждая зона по отношению к соседней является
противофазным источником обратного вторичного
излучения. Интенсивность этих источников
пропорциональна площади проекций зон и с ростом
номера зоны уменьшается. Сумма полей при большом
количестве зон стремиться к постоянной величине,
равной половине модуля напряженности поля,
создаваемого первой зоной Френеля. При уменьшении
длины волны число зон Френеля возрастает, но
величина результирующего поля и эффективная
поверхность остаются при этом неизменными.
Отсутствие зависимости о от X не противоречит факту
уменыпнения площади первой зоны Френеля с
укорочением длины волны. Уменьшение произведения
плотности тока на площадь зоны компенсируется
большей интенсивностью поля излучения в случае
более короткой длины волны.
42
Применимость формулы (9) к выпуклым
поверхностям двойной кривизны ограничивается
следующими условиями: радиус кривизны pi р2 »Х;
размеры отражателя больше первой зоны Френеля;
имеет место компенсация излучения всех остальных
зон. Тогда вторичное излучение определяется первой
зоной Френеля, т.е. носит локальный характер ;
вторичное излучение остальных зон взаимно
компенсируется. Светящийся элемент поверхности
называют “ блестящей точкой" и формула (9)
определяет эффективную поверхность этого элемента.
Простейшим является приложение
рассмотренной зависимости к вторичному излучателю в
виде шара. В этом случае, р> =? р2 = р и при р »Х
значение о = л р2. Если р соизмеримо или существенно
меньше длины волны, написанное соотношение не
соблюдается. При р/Х <0,1 ход данной
подчиняется закону рассеяния Релея.
эффективной поверхности получается,
становится полуволновым вибратором и
полуокружности укладывается пол волны (л р/Х) = 0,5
или р/Х = 1/2л = 0,17. Минимум эффективной
поверхности соответствует случаю (л р/Х) = 0,9. При
блыпих значениях р/Х эффективная поверхность шара
стремиться (с учетом чередования зон Френеля) к
площади поперечного сечения л р2 , соответствующей
эффективной поверхности одной блестящей точки. В
общем случае, у отражателя может быть несколько
блестящих точек, для каждой из которых величина с
подсчитывается по формуле (9).
зависимости
Максимум
когда шар
вдоль его
43
5.2.6.	Вторичное излучение плоских
поверхностей.
Эффективная поверхность обратного вторичного
излучения прямоугольной пластины со сторонами
a, b » X в общем виде определяется из выражения
о = ( 4л/ X2) a2 b2 cos2 0
Sin((2n/X) b sinO) 2
(Ю)
(2л/Х)л/Х) b sinO
В частности при 0 = 0 величина а принимает
максимальное значение, пропорциональное квадрату
геометрической площади плоской пластины и обратно
пропорциональное квадрату длины волны.
Омаке = ( 4л/ X2) a2 b2 cos2 0
(11)
Пластинка при a, b » X является групповым
отражателем, элементами которого служат блестящие
точки, расположенные практически на краях пластинки
(со сдвигом X/8 sin0 от каждого края). Утверждение о
локальном характере излучения имеет вполне
обоснованный физический смысл. Вторичная волна
возникает лишь на неоднородностях. Роль
неоднородности играют края пластинки, так как вдоль
ее поверхности волна распространяется
беспрепятственно. Если пластинка ориентирована
произвольно и волна последовательно набегает на края
каждого из ребер, число блестящих точек равно
четырем. Полученные выражения могут быть
использованы для излучателей произвольной формы,
имеющих плоские участки.
Поверхностно распределенные объекты могут
вызывать зеркальное (когерентное) и диффузное
44
, екОгерентное) отражения; возможны промежуточные
случаи. Отражение от гладкой поверхности, размеры
к(Угорой значительно превосходят длину волны X,
называется зеркальным. Отражение от шероховатой
поверхности с неровностями порядка X является
диффузионным. При этом падающая волна рассеивается
во всех направлениях и часть энергии возвращается к И-
П. Диаграмма направленности диффузионного
вторичного излучения имеет вид сферы, касательной к
поверхности отражателя. Переход от зеркального к
диффузионному отражению связан с неровностями
облучаемой поверхности. Одна и та же неровность по-
разному сказывается на различных длинах волн и при
различных углах облучения. Отражающую способность
облучаемой поверхности при наличии неровностей
можно вычислить из выражения
h/X< l/(16sin0),
(12)
где h - высота неровностей на облучаемой
поверхности.
5.3.	Характеристика реальных дефектов.
Реальные дефекты отличаются от рассмотренных
выше моделей неправильностью формы,
шероховатостью поверхности, они могут быть
заполнены окислами и другими веществами, в
Результате чего отражение будет неполным.
Реальные дефекты разделяют на объемные и
плоскостные. Такое разделение целесообразно по
влиянию дефекта как на состояние пути (плоскостные
Дефекты гораздо опаснее), так и по возможностям
Опознавания дефекта средствами УЗ-дефектоскопии.
Объемные дефекты (поры, шлаки) дают
°вероятное рассеяние падающей волны по всем
45
направлениям. От плоскостных дефектов (расслоен^
трещины, непровары в сварных швах) рассеяние име&^
определенную направленность. Ориентация плоское^
этих дефектов зависит от технологического процесса ц
условий эксплуатации. Бывают промежуточные типЬ]
дефектов, например паукообразные трещины
некоторые виды непроваров.
Объемные дефекты равновероятно выявляются
совмещенными преобразователями независимо от
направления падения волны. От плоскостных дефектов
эхосигналы большой амплитуды наблюдают только при
благоприятных “зеркальных” условиях отражения. При
незеркальном отражении от плоскостных дефектов
эхосигналы возникают в результате действия двух
механизмов. Во-первых, имеются дифракционные
волны от краевых точек дефекта. Их амплитуда
значительно меньше амплитуды зеркального отражения
и определяется направлением излучения и приема
относительно плоскости дефекта, а также типом
излучаемых и принимаемых волн. Амплитуда сигнала
дифракционного рассеяния на краю тонкого
вертикального дефекта при контроле наклонным
совмещенным преобразователем эквивалентна
отражению от бокового цилиндрического отверстия
диаметром
d = М (2л2)
(13)
Второй механизм - рассеяние на неровной
поверхности плоскостного дефекта. Оно тем больше,
чем больше параметр Релея
PR = 2 к су cosa,
(14)
46
где к - волновое число; о - среднее
квадратическое значение высоты неровностей; а - угол
падения не дефект.
Реальные трещины можно разделить на две
группы, для которых параметр Релея<1 (с гладкой
поверхностью) и >1 (с неровной поверхностью). К
первой группе относятся развитые поперечные трещины
сварных соединений, усталостные трещины и “горячие”
трещины, возникающие при высоких температурах.
Такие трещины можно обнаружить только при
зеркальном (или почти зеркальном) отражении УЗ
лучей или по дифракционным сигналам от кончиков
трещины. Трещины второй группы удается выявить по
рассеянному отражению при контроле по совмещенной
схеме.
5.4.	Условные размеры дефектов.
5.4.1.	Условная протяженность дефекта
Основным критерием, определяющим степень
опасности дефекта при контроле мобильными
средствами, является его условная протяженность AL.
Условная протяженность дефекта - максимальный
размер зоны индикации дефекта в направлении
перемещения резонатора; измеряют в мм но длине зоны
между крайними положениями резонатора,
перемещаемого вдоль оси рельса. Величина условной
протяженности дефекта зависит от протяженности
отражающей поверхности дефекта в направлении
излучения, угла ввода и ширины диаграммы
направленности резонатора, и глубины залегания
Дефекта, рис. 5.3.1.
Чем больше угол ввода резонатора и чем глубже
Расположенн дефект, тем больше будет условная
протяженность при одной и той же эффективной
отражающей поверхности дефекта.
47
Почти для всех мобильных средств без учета
ширины диаграммы направленности резонатора ц
Рис. 5.3.1
глубины залегания условная протяженность
минимально выявляемого дефекта по техническим
требованиям для всех каналов контроля составляет не
более 30 мм.
Допустим, что излучение УЗ колебаний в рельс
осуществляется через каждые 4 мм пройденного пути.
Тогда, на расстоянии в 30 мм будет осуществлено 7
излучений. Используя выражение для серийного
критерия
K=1,5^N	(15)
где, N - количество излучений;
К — количество принятых отраженных
сигналов, достаточных для обнаружения и регистрации
дефекта;
для N=7 определим значение К
К=1,5л/7 =4
(16)
Это значит, что для уверенного обнаружения и
пегистрации дефекта при 7 излучениях УЗ колебаний в
рельс необходимо, чтобы пришло и зарегистрировалось
не менее 4 отраженных от дефекта сигналов.
Таким образом, минимальная условная
протяженность регистрируемого дефекта определяется
дискретностью излучения УЗ колебаний по пути.
Для случая, когда частота излучений УЗ
колебаний f постоянна, минимальная условная
протяженность регистрируемого дефекта расчитывается
для максимальной скорости контроля и определяется из
выражения:
V
AL = — N,
f
(П)
где, V - максимальная скорость перемещения
подвижной единицы при контроле;
f - частота излучения УЗ колебаний;
N - количество излучений, необходимых для
уверенной регистрации дефекта.
Из выше изложенного следует, что при контроле
рельсов мобильными средствами условия обнаружения
и регистрации дефекта не зависят от его истинного
размера и определяются его эффективной отражающей
поверхностью, а следовательно, протяженностью
линии регистрации отраженных от дефекта сигналов на
развертке В (условной протяженностью дефекта), будь
ЭТо визуальная или автоматическая обработка
информации. Указываемая в технических требованиях
минимальная условная протяженность регистрируемого
деФекта определяется дискретностью излучения УЗ
48
49
колебаний по пути или максимальной скоростью
движения подвижной единицы при постоянной частоте
излучения и должна обеспечивать уверенную
визуальную расшифровку результатов контроля.
6. Основные типы, характеристики и
конструктивные особенности резонаторов,
применяемых при УЗ контроле рельсов мобильными
средствами дефектоскопии.
6.1. Типы и характеристики резонаторов.
Существующие системы регистрации
результатов скоростного контроля рельсов (разработки
фирм “ВИГОР”, “ТВЕМА”, АО “Радиоавионика”
Россия; НИИ “РДМ”, ИНТРОСКОР Молдова)
применяют достаточно эффективные схемы
прозвучивания, позволяющие выявлять основные
опасные дефекты головки и шейки рельса
Рассматривать все применяемые схемы
прозвучивания не имеет особого смысла, так как каждая
схема прозвучивания состоит из определенного
количества резонаторов, обладающих конкретными
техническими параметрами. Состав резонаторов,
входящих в конкретную схему прозвучивания, и
определяет эффективность ее работы. Поэтому,
целесообразнее рассмотреть принцип работы
применяемых для контроля рельсов резонаторов и
влияние их параметров на контроль и расшифровку
результатов.
Все, сказанное ниже в разделах 6,7, будет
справедливо для типовых резонаторов. Применение
донышек, в зависимости от материала, увеличивает
углы ввода на 2° — 3°. Это нужно знать и учитывать при
50
подборе резонаторов для конкретной схемы
прозвучивания.
6.1.1. Контроль головки рельса.
Для контроля головки рельса применяются
резонаторы с углами ввода 55°, 58° и 70°, работающие
эхометодом, и резонаторы с углами ввода 55°-60°,
работающие по зеркальному методу.
6.1.1.1. Канал 55°-го резонатора.
На рис. 6.1.1 приведена примерная схема
распространения УЗ колебаний по центральному лучу в
головке рельса для 55°-го и 58°-го резонаторов.
Для резонатора с углом ввода 55°
Для резонатора с углом ввода 58°
51
Путь распространения УЗ колебаний в головке
разбит на три, примерно, равные зоны. Ближняя зоца
средняя зона и дальняя зона. Для резонаторов с углами
ввода 55°, ширине диаграммы направленности 7°-10° й
угле разворота относительно продольной оси рельса 34°
выявление дефектов, а следовательно, и запись лучше
осуществляются в ближней и средней зонах. В
дальней зоне (в зоне нерабочей грани) выявление
значительно хуже.
Обусловлено это тем, что основная
ультразвуковая энергия, излучаемая этими
резонаторами, распространяется в зоне рабочей грани
головки рельса (рис. 6.1.2). Та часть энергии, которая за
счет расхождения ультразвукового пучка попадает в
зону нерабочей грани, настолько незначительна, что при
рабочей чувствительности получить и зафиксировать
отраженные от торца рельса или дефекта сигналы в
зоне нерабочей грани весьма затруднительно.
Попытка увеличить усиление в канале и
обеспечить достаточную чувствительность в зоне
нерабочей грани приводит к значительному возрастанию
шумов в ближней зоне и минимальному эффекту по
улучшению выявляемое™ в зоне нерабочей грани-
52
Этнми резонаторами эффективно выявляются
вертикальные поперечные трещины, расположенные в
зоне рабочей грани, запись сигналов от которых
осуществляется в ближней, средней и дальней зоне (со
стороны рабочей грани), поверхностные и
горизонтальные дефекты, запись сигналов от которых
осуществляется в средней и частично в ближней зоне.
Зная угол ввода и ширину диаграммы
направленности преобразователя можно
определить область озвучивания головки
рельса рис. 6.1.1. Для этого необходимо,
используя выражения 18,19, найти координаты
точки А (точки отражения луча УЗК) с учётом :
-наклона подголовочной поверхности
рельса;
-	типа рельса;
-	вертикального износа головки рельса;
-	ширины головки рельса.
ОЕ - К
Х= ------------------- ;	(18)
1 ।	9,4 Siny
tga 0,5В - g
ОЕ -К
У= ------------------- (19)
9,4 tga Siny
-------------------Н U
0,5В - К
где:
V - расстояние нормального отрезка к
п°верхности катания головки рельса до точки
53
А (точки отражения луча УЗК) на наклонной
подголовочной поверхности рельса;
X - расстояние отрезка проекции луча
УЗК на поверхности рельса от точки ввода
УЗК до точки А отражения луча на наклонной
подголовочной поверхности рельса;
ОЕ	высота по центру рельса от
поверхности катания нового рельса
(различного типа) до точки пересечения
наклонных подголовочных поверхностей;
К - вертикальный износ рельса по
головке рельса;
В - ширина головки рельса;
G - боковой износ рельса,
Распределение акустического поля прямых и однократно отражённых лучей УЗК
в поперечном сечении головки рельса Р-65 на расстоянии L (мм.) от точки ввода а=58’, у=34'
Для резонаторов с углами ввода 58° и углом
разворота 34°, а также для резонаторов с углами ввода
55° и расширенной диаграммой направленности при
угле разворота 36° выявление дефектов осуществляется
и в нерабочей грани, если длительность зоны контроля
позволяет выделять сигналы в дальней зоне, рис. 6.1.4.
Этими резонаторами эффективно выявляются:
54
вертикальные поперечные трещины,
расположенные в зоне рабочей грани, сигналы от
которых записываются в ближней и средней зоне;
вертикальные поперечные трещины,
расположенные в зоне нерабочей грани, сигналы от
которых записываются в средней и дальней зоне;
-	поверхностные дефекты и горизонтальные
развитые трещины в головке рельса, сигналы от которых
записываются в средней и частично в ближней зоне.
Для обеспечения более полного озвучивания
головки рельса в схемах прозвучивания, как правило,
используется два 55°-х резонатора, акустические оси
которых направлены в одну или разные стороны. Есть
несколько способов применения пары 55°-х
резонаторов:
Рис. 6.1.4
-	оба резонатора направлены в рабочую грань и
Развернуты в разные стороны;
-	один резонатор направлен в рабочую грань,
Другой - в нерабочую грань и развернуты в разные
стороны;
оба резонатора направлены в нерабочую
грань, и развернуты в разные стороны;
55
-	один резонатор направлен в рабочую граць
другой - в нерабочую грань и развернуты в одну
сторону;
Применение того или иного способа зависит от
конкретных условий, в которых осуществляется
контроль (климатические условия, состояние пути
грузонапряженность и т. д.) и определяется в основном
статистическим анализом выявленных дефектов и
условий, при которых они были выявлены за
определенный промежуток времени.
6.1.1.2.	Канал 70°-го резонатора.
Резонаторами с углом ввода 70° осуществляется
контроль головки рельса. Резонаторы установливаются
таким образом, что их акустические оси совпадают с
продольной осью головки рельса, рис. 6.1.5.
Распространение УЗ колебаний в рельсе в канале
70°-го резонатора.
Направление движения
Рис. 6.1.5
56
резонаторы с углом ввода 70° озвучивают
70%-80% центральной части головки рельса и
предназначены для выявления развитых “зеркальных”
поперечных трещин, которые плохо выявляются 55°-ми
пезонаторами. Эти дефекты чаще всего развиваются на
принимающих концах плети и звеньев или в местах
просадки полотна. Если в схеме прозвучивания
используется только один резонатор, то его
акустическую ось необходимо развернуть по оси рельса
в сторону, противоположную движению подвижной
единицы. Это обусловлено тем, что трещины чаще
имеют наклон в сторону, противоположную движению,
однако возможна и другая ориентация.
Поэтому, для эффективного контроля головки
рельса целесообразно иметь два 70°-х резонатора,
развернутые в разные стороны.
6.1.1.3.	Зеркальный метод контроля головки
рельса.
57
Для реализации зеркального Ме'года
применяются два однотипных резонатора рис.6.1 б
Один резонатор, первый по ходу движения, работает ца
излучение и прием, а второй — только на прием, рИс
6.1.7. Для работы по зеркальному методу применяются
резонаторы с углами ввода от 55° до 60° в зависимости
от зоны озвучивания головки рельса. Угол разворота
резонаторов относительно оси рельса составляет 34°
Расстояние между резонаторами выбирается с учетом
угла ввода и зоны озвучивания головки рельса.
Выявление дефектов зеркальным методом
осуществляется лучем, отраженным от нижней полки
головки рельса. Если учесть, что ширина диаграммы
направленности резонаторов порядка 7°-10°, то время
озвучивания небольшого дефекта, а следовательно, и
его условная протяженность будут небольшими, рис.
6.1.7.
Рис. 6.1.7
58
Поэтому зеркальным методом выявляются
азвитые “зеркальные” поперечные трещины в рабочей
или нерабочей грани в зависимости от того, в какую
сторону развернуты резонаторы.
Учитывая то, что 70°-е резонаторы озвучивают
центральную часть головки рельса, а зеркальным
методом озвучивается рабочая и нерабочая грань, то для
полного озвучивания всего сечения головки рельса
целесообразно применять как 70°-е резонаторы, так и
зеркальный метод контроля.
6.1.2. Контроль шейки и продолжения шейки в
подошву и головку рельса.
6.1.2.1.	Канал 45°-го резонатора.
Схема распространения УЗ колебаний в
канале 45°-го резонатора.
Рис. 6.1.8
Резонаторами с углом ввода 39°-40° и 42°-45°
ОсУществляется контроль шейки и продолжения шейки в
подошву и головку рельса, рис. 6.1.8.
Этими резонаторами выявляются
ГоРизонтальные продольные трещины в головке;
59
трещины в местах сопряжения головки рельса с шейкой-
трещины, развивающиеся от болтовых отверстий-
горизонтальные трещины в шейке; коррозионно-
усталостные трещины в подошве рельса. Применяемые
углы ввода для этого типа резонаторов от 39° до 49°
Как правило, для контроля шейки рельса и продолжения
шейки в подошву и головку рельса применяется пара
резонаторов. Устанавливаются резонаторы по оси
рельса или навстречу друг другу, или с разворотом в
разные стороны. При установке резонаторов с
разворотом в разные стороны они работают только по
эхометоду и расстояние между резонаторами не имеет
особого значения. Резонаторы, установленные
навстречу друг другу, работают как по эхо, так и по
зеркально-теневому методу, поэтому их необходимо
располагать на таком расстоянии друг от друга, чтобы
излученные одним резонатором УЗ колебания
отразились от подошвы рельса и принялись другим
резонатором. При установке резонаторов навстречу друг
другу по отраженному от подошвы рельса сигналу
зеркально-теневым методом контролируется качество
акустического контакта. Для качественного контроля
необходимо расстояние между резонаторами
устанавливать под каждый тип рельса. На практике
этого не делают и выбирают среднее расстояние между
значениями для Р50 и Р65. В последнее время для более
уверенной расшифровки сигналов от трещин в
болтовых отверстиях стали искать способы расширения
диаграммы направленности резонаторов. Фирмой
“Радиоавионика” для увеличения ширины диаграммы
направленности был предложен резонатор, состоящий
из двух, размещенных в одном корпусе и направленных
в одну сторону резонаторов с углами ввода 41° и 49°-
Фирмой СП НПП “РДМ” разработаны 11
60
изготавливаются, размещенные в одном корпусе и
азвернутые в противоположные стороны, два
Широкозахватных резонатора с углами ввода 42°-45° и
шириной диаграммы направленности порядка 12°-14°.
6.1.2.2.	Канал PC резонатора.
Схема распространения УЗ колебаний в релье в
канале PC резонатора.
Рис. 6.1.9
Раздельно - совмещенный резонатор
устанавливается по оси рельса и предназначен для
контроля шейки рельса, головки и подошвы в
продолжение шейки рельса, а также для контроля
акустического контакта по наличию “донных”
отражений от подошвы рельса, рис. 6.1.9.
В канале ЭХО PC резонатором выявляются
протяженные горизонтальные продольные трещины в
головке рельса; трещины в местах сопряжения головки
Рельса с шейкой; горизонтальные трещины в шейке;
тРеЩины в головке и шейке в месте сварного шва.
61
7.	Конструктивные особенности и влиящ
параметров резонаторов на результаты контроля. *
7.1.	Контроль головки рельса.
Для контроля головки рельса применяются
резонаторы с диаметром корпуса 20 мм и углами ввода
55°-59° и 65°-70°. Наиболее распространенное
исполнение резонаторов - один резонатор в одном
корпусе. В последнее время для увеличения количества
каналов контроля при тех же габаритных размерах
блока преобразователей начали применяться
преобразователи с двумя резонаторами в одном
корпусе. В основном используется два типа исполнения
сдвоенных преобразователей. В первом случае
пластины резонаторов установлении в корпусе под
углом 34° к мнимой оси, совпадающей при установке
преобразователя с осью рельса, а их акустические оси
направлены навстречу друг другу. Таким образом, оба
резонатора развернуты относительно оси рельса на угол
34° и направлены в сторону рабочей или нерабочей
грани. Во втором случае пластины резонаторов
установлены в корпусе таким образом, что их
акустические оси совпадают и направлены в
противоположные стороны. В этом случае для контроля
головки рельса применяется пара резонаторов в одном
корпусе с углом ввода 54°-55°. Эти резонаторы при
установке разворачиваются на 36° относительно оси
рельса, и один резонатор направлен в сторону рабочей
грани, а второй резонатор - в сторону нерабочей грани.
Пьезопластины для резронаторов в основном
используются 010-12 мм или 5x10 мм.
Для озвучивания большего объема головки
рельса нелесообразно иметь широкую диаграмму
направленности резонатора. Это может быть достигнуто
62
55° и
принимать
затрудняет расшифровку
Увеличение
резонатора
чет уменьшения диаметра пьезопластины. Однако, с
33 Сдьшением диаметра пьезопластины значительно
Уедает чувствительность резонатора и при угле ввода
о и угле разворота 34° резонаторы начинают
сигналы от болтовых отверстий, что
результатов контроля.
ширины диаграммы направленности
с сохранением достаточной
чувствительности можно достигнуть, применяя
прямоугольную пластину. В этом случае пьезопластина
может иметь достаточную площадь, а диаграмма
формируется соотношением сторон пьезопластины.
Особенно это необходимо, когда два резонатора
размещаются в одном корпусе с разворотом в разные
стороны. Такие резонаторы имеют угол ввода порядка
54°-55° и ширину диаграммы направленности 12°-14°.
Так как в типовом корпусе для совмещенных
резонаторов, развернутых в разные стороны, угол ввода
больше 54° получить не удается, то для достаточного
озвучивания рабочей и нерабочей грани их необходимо
разворачивать на угол 36°.
а)
в)
б)
Рис. 7.1
63
Для уверенного контроля и расшифровку
результатов регистрации сигналов нужно точно знать
параметры установленных резонаторов: - угол ввода
ширину диаграммы направленности, конструктивные
особенности. Для резонаторов с углом ввода 55°, 70° и
для широкодиаграммных резонаторов отклонение угла
ввода от номинального значения не так существенно
как для резонаторов с углом ввода 58° и шириной
диаграммы направленности 7°-10°. На рис. 7.1 показана
примерная схема распространения УЗ колебаний для
резонаторов с номинальным значением угла ввода 58°
(а), с углом ввода меньше номинального значения (б) и
для резонаторов с углом ввода больше номинального
(в). Из рисунка видно, что при угле ввода меньше
номинального будет озвучиваться в основном зона
храни, в сторону которой развернут резонатор; при угле
ввода больше номинального будет озвучиваться
противоположная грань. Примерно такие же результаты
будут при уменьшении или увеличении от
номинального значения угла разворота резонаторов
относительно продольной оси рельса. Поэтому в
результате таких отклонений может не
контролироваться часть сечения головки рельса и может
быть неправильно классифицирован дефект и
определено его местоположение. Особенно это важно
при использовании зеркального метода, так как даже
небольшие отклонения угла ввода от установленных в
технических требованиях допусков могут привести к
пропуску дефекта из-за неправильной установки
резонаторов. Если точные параметры резонаторов не
известны, их необходимо измерить в соответствии с
существующими методиками. Зная угол ввода и ширину
диаграммы направленности резонатора, оператор
должен представлять зону озвучиваемости головки
64
рельса, по
опреДеЛИТЬ
йписи сигналов классифицировать дефект и
примерное расположение дефекта в сечении
головки рельса
7.2.	Контроль шейки рельса
Как было изложено выше, для контроля шейки и
продолжения шейки в головку и подошву рельса
используются наклонные с углами ввода 39°-49° и
раздельно-совмещенные или совмещенные прямые
резонаторы.
Конструктивно наклонные резонаторы
выполнены в типовом корпусе диаметром 20 мм, в
котором размещены один или два резонатора. Для
одиночных резонаторов используются круглые
пьезопластины 010-15 мм, для совмещенных
резонаторов - прямоугольные или сегментные
пьезопластины. Одиночные резонаторы с круглыми
пьезопластинами имеют неширокую диаграмму
направленности и, как следствие, на развертке В
короткую запись сигналов от болтовых отверстий и
трещин в болтовых отверсиях. Резонаторы,
выполненные на прямоугольных и сегментных
пьезопластинах, имеют более широкую диаграмму и
запись сигналов от болтовых отверстий получается в
L5- 2 раза больше, чем у одиночных. Фирмой
Радиоавионика” для увеличения ширины диаграммы
направленности был предложен резонатор, состоящий
из двух, размещенных в одном корпусе и направленных
в одну сторону резонаторов с углами ввода 41° и 49°.
Практическое применение этих резонаторов
ожидаемого результата не дало. Наличие двух
максимумов и провал в центре диаграммы негативно
влияют на запись сигналов от трещины в болтовом
отверстии и от коррозионно-усталостных трещин в
65
подошве рельса. Форма записи сигналов При
озвучивании рельса таким резонатором нескольк
отличается от формы записи одиночным резонатором
Лучшие результаты дают размещенные в одном корпусе
и развернутые в противоположные стороны дВа
широкозахватных резонатора с углами ввода 42°-45° и
шириной диаграммы направленности порядка 12°-14°
Фирмой СП НПП “РДМ” разработаны и
изготавливаются такие резонаторы, длительная
эксплуатация которых показала неплохие результаты.
Также для контроля шейки рельса применяются
раздельно-совмещенные (PC) резонаторы. Прямые
совмещенные резонаторы уже практически не
применяются. Для PC резонаторов применяются
прямоугольные и сегментные пьезопластины.
Резонаторы представляют собой типовой
цилиндрический корпус, в котором размещены
приемная и генераторная пластины, установленные на
оргстекловые призмы или залитые специальным
составом, выполняющим роль призмы. Отличаются PC
резонаторы высотой и углом наклона призм. Для
контроля рельсов применяются резонаторы с улом
наклона призм 1°-5° и высотой призм от 3 до 7 мм. Для
получения достаточной чувствительности в дальней
зоне (в зоне подошвы рельса) выбирают резонаторы с
углом наклона призмы 1°-2° и высотой призмы 2-3 мм.
Для обеспечения небольшой мертвой зоны И
достаточной чувствительности в зоне болтовых
отверстий применяются резонатры с углом наклона
призмы 3°-4° и высотой призмы 4-7 мм. Знать и
представлять влияние этих параметров на контроль
необходимо, так как от этого зависит, с достаточной лй
чувствительностью будут регистрироваться сигналы от
подошвы рельса и выявляться дефекты в дальней зоне, И
66
какой глубине от поверхности будут уверенно
Ныявляться подповерхностные дефекты.
достоверность расшифровки
8.	Влияние состояния пути на контроль и
результатов контроля.
Предельный износ рельсов, мм, превышение
которого является признаком их дефектности, приведен
в таблице 2
Таблица 2
№ П.П	Вид износа и наименование путей, на которых эксплуатируются рельсы	Тип рельса Р75, Р65	Тип рельса Р50
1	Приведенный (вертикальный плюс половина	бокового)	износ головки: -в главных путях со скоростями движения пассажирских поездов, км/час,		
	141-160	8	-
	121-140 в главных путях с грузонапряженностью более 25 млн. т-км брутто/км в год и со скоростями движения 120 км/час и	9	7
	менее в главных путях с грузонапряженностью менее 25 млн. т-км брутто/км в год и со .скоростями движения 120 км/час	12	10
67
Продолжение табл, ?
№	Вид износа и наименование путей,	Тип	Ти|Г'
п.п	на которых	эксплуатируются	рельса	Рельсд
	рельсы	Р75,	Р50
		Р65	
	в приемоотправочных путях на линиях с грузонапряженностью более 25 млн. т-км брутто/км в		1(Г"
	год;	16	13
	-	в остальных приемоотправочных путях; -	во всех других станционных	20	16
	путях.	22	19
2	Боковой износ головки: - в главных путях со скоростями движения пассажирских поездов, км/час, 141-160	6/6	
	121-140	7/6	6/6
	в главных путях с грузонапряженностью более 25 млн. т-км брутто/км в год и со скоростями движения 120 км/час и		
	менее;	15/14	13/12
	в главных путях с грузонапряженностью менее 25 млн. т-км брутто/км в год и со скоростями движения 120 км/час и в приемоотправочных путях на линиях с грузонапряженностью		
2	более 25 млн. т-км брутто/км в год и остальных приемоотправочных путях;	18/17	16/1’ 1«/17/
	- в других станционных путях	-	
68
Основным средством, обеспечивающим
цеНтровку искательной лыжи по оси рельса, является
следящая лыжа. Как известно, следящая лыжа
прижимается к рабочей грани головки рельса и в этом
положении продольная ось симметрии искательных
луж (блоков преобразователей) совмещается с
продольной осью симметрии рельса. Регулировку
установочных параметров следящей и искательной лыж
рекомендуется производить на главных или
приемоотправочных путях. Перед регулировкой
необходимо произвести замеры высоты и ширины
головки рельса и в соответствии с этими измерениями
установить искательные лыжи и блоки
преобразователей. Регулировку производят перед
заездом и, как правило, в процессе контроля не
перестраивают. Как видно из таблицы 2, допуски на
износ головки рельса, как по вертикальному, так и по
боковому износу довольно значительные, до 20, 18 мм
соответственно. Поэтому, изменение размеров головки
рельса относительно установочных, приводит к
изменению условий ввода УЗ колебаний, что в свою
очередь влияет на результаты контроля и расшифровки.
8.1.	Влияние изменения высоты головки рельса.
Рассмотрим влияние изменения высоты головки
Рельса в канале 55°-го резонатора для резонатора с
Углом ввода 58°
В головке с номинальными размерами при
Развороте резонатора в сторону рабочей грани УЗ
гран ЯНИЯ РаспРОС | Ра||ЯЮТСЯ в зоне рабочей и нерабочей
часть РИС 8-1(а)- Таким образом, озвучивается большая
спе 3°Н Раб°чей и нерабочей грани. В мобильных
Инл Вах Дефектоскопии основным источником
КонтпМаЦИИ’ позв°ляющим следить за процессом
я и анализировать результаты контроля, является
69
развертка В. В зависимости от характера и
местоположения записи сигналов на развертке g
классифицируется дефект и определяется его примерно^
расположение. Для нашего примера расположение
записи сигналов у начала зоны регистрации
свидетельствует о том, что отражатель находится в зоне
рабочей грани головки, расположение записи сигналов в
конце зоны регистрации свидетельствует о том, что
отражатель находится в зоне нерабочей грани.
Рис. 8.1
Уменьшение высоты головки рельса приводит к
тому, что УЗ колебания распространяются только в зоне
рабочей грани головки рис .8.1(6). Зона нерабочей грани
практически не озвучивается. Независимо от того, в
каком месте зоны регистрации на развертке В будет
находиться запись сигналов, отражатель будет
находиться в зоне рабочей грани. Из приведенного
примера рис. 8.1(6) видно, что при значительном
пределах допуска) уменьшении высоты головки рельса
не осуществляется контроль зоны нерабочей грани и в
процессе рсшифровки может неверно определиться
местоположение дефекта. Если настройка искательной
70
системы производилась на уменьшенной высоте головки
ельса, а контролируются рельсы с номинальными
^мерами, то будет контролироваться только зона
нерабочей грани. Очевидно, для более надежного
контроля необходимо иметь в схеме прозвучивания один
резонатор с разворотом в рабочую 1рань, а второй - в
нерабочую. В этом случае уменьшение высоты головки
рельса не в такой степени влияет на качество контроля.
8.2.	Влияние бокового износа головки рельса.
Рассмотрим пример влияния бокового износа
головки рельса на результаты контроля и расшифровки.
Рис. 8.2
На рис. 8.2 представлен пример влияния
бокового износа головки рельса на результаты контроля
в канале 55°-го резонатора для резонатора с углом
ввода 58°.
На рис. 8.2(a) представлена примерная схема
Распространения УЗ колебаний в головке рельса для
Резонатора с углом ввода 58°. О ней уже упоминалось
выше.
На рис. 8.2(6) представлена примерная схема
Распространения УЗ колебаний в головке рельса с
71
значительным (в пределах допуска) боковым износом
при условии, что настройка искательной системы
осуществлялась на рельсах с номинальными размерами.
Как видно из рисунка, озвучивается в основном зона
рабочей храни. Зона нерабочей храни озвучивается
частично в верхней части головки, а большая часть
нерабочей храни головки рельса не озвучивается.
На рис. 8.2(b) представлена примерная схема
распространения УЗ колебаний в головке рельса с
значительным вертикальным и боковым износом
головхси. Как видно из рисунка, в основном
озвучивается рабочая хрань. Зона нерабочей грани
озвучивается хуже. Поэтому выявляемость дефектов в
зоне нерабочей храни будет низкой, хотя стык в дальней
зоне регистрации будет прописываться хорошо.
Чем уже диаграмма направленности
резонатора, тем в большей мере сказывается
изменение геометрических размеров головки рельса.
При значительных усилиях прижатия следящей
лыжи к боковой поверхности головки рельса, что
наблюдается в автомотрисах, происходит выдавливание
лыжи вверх по выработке. В результате происходит
смещение искательной системы относительно оси
рельса. Смещение резонаторов относительно оси рельса
из-за бокового износа головки отрицательно
сказывается и на контроль в каналах 45°-х и PC
резонаторов. Плохо прописываются болтовые
отверстия. Частично или совсем пропадает запись
сигналов, отраженных от подошвы рельса, появляется
нежелательная запись сигналов, отраженных от нижнеи
полки головки рельса, в каналах PC резонаторов. В
каналах 45°-х резонаторов начинают регистрироваться
сигналы, отраженные от нижней грани торца головки
пельса, которые могут быть ошибочно расшифрованы,
как дефекты вида 52.1.
При выдавливании следящей лыжи уменьшается
заглубление. При прохождении стрелочных переводов
происходит наезд следящей лыжи на остряк
стрелочного перевода. В результате следящая лыжа
выезжает на рабочую поверхность рельса, что приводит
к поломке следящей системы.
Из вышеизложенного следует, что для
качественного контроля необходимо знать состояние
пути, который предстоит контролировать.
Настройку следящей и искательной системы
производить на рельсах с характерным для данного
участка пути износом рельсов. В процессе контроля
периодически проверять настройку искательной
системы и, при необходимости, производить
регулировку.
9.	Формирование развертки типа В при
ультразвуковом контроле рельсов.
Основным источником информации,
подлежащей в последующем обработке, при контроле
рельсов мобильными средствами является регистрация
сигналов на развертке В.
Развертка типа В - это форма представления
информации на экране монитора, где по вертикали
°пределяется время от зондирующего импульса до
принятого эхосигнала, а по горизонтали —
местоположение преобразователей на пути в каждом
Цикле излучения - приема.
Рез Формирование развертки В для наклонного
Раз РИС' ^-1 рассмотрен пример формирования
Р^и в для наклонного резонатора. Для
73
наглядности рассмотрения примера ширина диаграммы
направленности резонатора изображена значительно
шире, чем имеет место в действительности, но это це
повлияет на принцип формирования развертки В.
Предположим, что излучение ультразвуковых
колебаний происходит, когда резонатор находится в
положениях 1-8. Как видно из рисунка, в положении 1
контрольный отражатель попадает в зону диаграммы
резонатора, поэтому излученный резонатором уз
импульс отразится от контрольного отражателя
вернется на пьзопластину резонатра, усилится
усилителем и поступит в регистратор. Очевидно, что
появится еще сигнал, отраженный от уголкового
отражателя, образованого торцевой и нижней гранью
образца. Но этот сигнал учитываться не будет, и
остановимся только на формировании записи сигнала,
отраженного от контрольного отражателя. На
индикаторе регистратора сигнал отобразится в виде
импульса с координатами (1,1), как показано на
диаграмме осциллограмм сигналов, где по вертикали
откладывается время распространения УЗ колебаний, а
по горизонтали место положения резонатора и
амплитуда отраженного сигнала. Так как отражатель
находится на краю диаграммы, то амплитуда сигнала
будет минимальной и время распространения УЗ
колебаний также будет минимальным (расстояние от
резонатора до отражателя минимальное). Если амлитуда
сигнала превышает установленный пороговый уровень,
то этот сигнал в виде яркостной метки отобразится и на
дорожке записи развертки В регистратора. Ширина
дорожки записи, как правило, выбирается равной или
чуть больше длительности зоны контроля канала. На
дорожке записи по вертикали определяется время оТ
зондирующего импульса до принятого эхосигнала, а п°
74
□
горизонтали - местоположение преобразователя на пути
каждом цикле излучения — приема. Нижняя
ограничительная линия дорожки записи совпадает с
началом зоны регистрации сигналов (минимальное
регистрируемое время распространения УЗ колебаний),
верхняя ограничительная линия - с концом зоны
регистрации (максимальное регистрируемое время
распространения УЗ колебаний). Исходя из
вышеизложенного, первый отраженный от отражателя
сигнал зарегистрируется на развертке В в виде
яркостной метки (точки) с координатами 1,1, где по
горизонтали будет определено положение резонатора в
момент излучения - приема УЗ колебаний, а по
вертикали - время распространения УЗ колебаний до
отражателя и обратно. При перемещении резонатора в
положение 2 амплитуда отраженного сигнала
увеличится, так как отражатель сместился ближе к оси
диаграммы направленности резонатора. Время
распространения УЗ колебаний увеличится потому, что
расстояние от резонатора до отражателя увеличилось.
На В развертке этот сигнал зарегистрируется в виде
точки с координатами 2,2. В положениях резонатора 3,4,
как показано на диаграмме осциллограмм сигналов,
амплитуда отраженных сигналов будет максимальной,
так как контрольный отражатель находится у оси
Диаграммы направленности резонатора. Время
Распространения УЗ колебаний при перемещении
Резонатора еще больше увеличиться. На развертке В эти
сигналы зарегистрируются точками с координатами 3,3
и 4,4 соответственно. При дальнейшем перемещении
Резонатора в положениях 5-8 амплитуды сигналов
УДут уменьшаться, так как контрольный отражатель
удаляться от оси диаграммы
направленности резонатора, а время распространения
75
Формирование развертки В для наклонного резонатора
1 1 1 Осциллограммы сиги. 1  2	1 1 1 1 I i 3-4'5 1 1	6	7	 S,A 8’ 1
Дорожка записи	1, 2 -в	 	t	 1	• J 't	i ! 	j. J. - <*)	 ।	o i ! 1 i '	7 	4	’ 00 1 "fi i ! 	'A-
t				1
5	[	i	1 T 	1	*	1					.	1 	1	
3.
2
1
Начало зоны регистрации
Рис. 9.1
76
колебаний увеличиваться. На развертке В эти
У налы зарегистрируются точками 5-8
СоОрдинатами 5,5; 6,6; 7,7; 8,8 соответственно.
Таким образом сигналы, отраженные
с
от
контрольного отражателя при перемещении резонатора
по образцу, зарегистрируются на развертке В виде
яркостных меток, расположенных в линию. Угол
наклона линии определяется углом ввода резонатора.
Направление наклона линии зависит от того,
приближается или удаляется резонатор относительно
отражателя.
9.1.1.	Принцип формирования развертки В в
каналах 55°-х резонаторов.
Резонаторы с углом ввода 55° устанавливаются
на оси рельса с разворотом на 34° - 36° в сторону
рабочей или нерабочей грани и предназначены для
контроля головки рельса. При каждом возбуждении
пьезопластины резонатора электрическими импульсами
генератора аппаратуры в пьезопластине возникают
упругие механические колебания ультразвуковой
частоты, которые распротраняются по головке рельса.
Встретив на пути распространения препятствие в виде
трещины, неметалического включения или другого
нарушения однородности структуры металла, УЗ
колебания отражаются от него и возвращаются на
пьзопластину. Механические колебания преобразуются
пьезопластиной в импульсы ЭДС, которые усиливаются
усилителем аппаратуры, обрабатываются и поступают
на регистрацию в ПК. Дискретность возбуждения
Оператора аппаратуры для различных комплексов
колеблется в пределах от 3 до 5 мм по пути.
9.1.1.1.	Принцип формирования развертки В при
записи сигналов, отраженных от торца головки рельса, в
Каналах 55°-х резонаторов.
77
Рассмотрим пример отображения сигналов
возникающих при прохождении стыка наезжающим
55°-ым резонатором, развернутым в сторону рабочей
грани, рис. 9.1.1.
3 зона
2 зона
1 зона
Шкала позиционирования
Рис. 9.1.1
Резонатор перемещается по рельсу в
направлении, указанном стрелкой. Ультразвуковые
колебания излучаются в рельс в позициях 1-13. В
78
моМент прохождения резонатором позиции 1 пришел
первый, отраженный от торца головки рельса, сигнал.
Отражающей областью в этом случае является нижняя
кромка головки рельса со стороны рабочей или
нерабочей храни, в зависимости от угла ввода
резонатора. Так как время распространения УЗ
колебаний в головке рельса в этот момент
максимальное, то на дорожке записи этот сигнал
отобразится в верхней части дорожки точкой 1. По мере
прохождения резонатором третьей зоны, точки 1,2,3,
время распространения колебаний в головке будет
уменьшаться, и точки регистрации отраженных
сигналов буду смещатся вниз к линии регистрации. На
протяжении всей зоны отражающей областью будет
являться нижняя кромка головки рельса. При
перемещении резонатора из третьей зоны во вторую
сигналы будут зеркально отражаться от торца головки
рельса, поэтому значительная часть излученной энергии
рассеется по рельсу и не попадет обратно на резонатор.
По этой причине в линии регистрации сигналов между
третьей и второй зонами наблюдается разрыв (позиция
4). Дальнейшее перемещение резонатора во вторую зону
выявит новую отражающую область, которая будет
находиться в зоне верхней кромхси головки рельса.
Сигналы, отраженные от верхней кромки, отобразятся в
средней части дорожки записи регистратора (точки
>6,7). Переход резонатора из второй зоны в первую
также вызовет разрыв в линии отображения сигналов,
так как сигналы и в этом случае зеркально отражаются
°т торца и рассеиваются в головке рельса (позиция 8). В
первой зоне выявляется новая отражающая область,
которая находится в зоне нижней кромки головки
Рельса со стороны рабочей грани. Сигналы, отраженные
°т нижней кромки головки рельса, отобразятся в
79
нижней части дорожки записи регистратора. Как видц0
из рис. 9.1.1, линия отображения сигналов
возникающих при прохождении стыка 55°-Ьп^
резонатором, имеет три условные зоны, разделенные
разрывами в записи, - ближняя зона 1, средняя зона 2 и
дальняя зона 3. В ближней зоне отображаются сигналы
от отражателей, расположенных в области рабочей
грани головки рельса. В средней зоне отображаются
сигналы от отражателей, расположенных у поверхности
катания головки рельса и в дальней зоне отображаются
сигналы, расположенные, в зависимости от угла ввода
резонатора, в нерабочей или рабочей грани. Таким
образом, по месту расположения линии отображения
сигналов на дорожке записи можно приблизительно
определить, в каком месте сечения головки рельса
находится отражатель. Аналогично отображаются
сигналы при прохождении стыка отъезжающим 55°-ым
резонатором, только в обратной последовательности.
9.1.1.2.	Отображение на рзвертке В в каналах
55°-х резонаторов сигналов от отражателя,
расположенного в головкае рельса
На рис. 9.1.2 приведен пример отображения на
рзвертке В в каналах 55°-х резонаторов сигналов
отраженных от отражателя, расположенного в головке
рельса. Рассмотрим случай для наезжающего
резонатора, т.к. диаграмма отображения сигналов для
отъезжающего резонатора формируется аналогично. В
верхней части рисунка изображен рельс с
установленным на головке рельса резонатором. В
средней части - дорожка записи регистратора, где по
горизонтали откладывается расстояние, пройденное
резонатором вдоль рельса, а по вертикали - время
распространения импульса УЗ колебаний от резонатор3
до дефекта и обратно. В нижней части рисунка
80
направление перемещения
резонатор
рельс
1 2 3 4 5
шкала позиционирования
подощва рельса
Дорожка записи
8? :ю
Рис. 9.1.2
головка рельса
дефект шейка рельса
; 2;
1! !
т—г—О'
+-0-
ЦЧ---
о——;—
изображена шкала позиционирования по пути
перемещения резонатора по рельсу. Каждому делению
Шкалы соответствует излучение УЗ колебаний в рельс.
Резонатор перемещается по рельсу в направлении
Указанном стрелкой. В положении 1 дефект попадет в
зону диаграммы резонатора, который примет первый,
Превысивший порог, сигнал, отраженный от дефекта.
Бремя “t” распространения сигнала от резонатора до
81
дефекта и обратно будет максимальным, поэтому На
дорожке записи отраженный сигнал отобразится точкой
расположенной на первой вертикали в средней части
дорожки (точка 1). При дальнейшем перемещении
резонатора по рельсу в точку 2 произойдет следующий
такт излучения УЗ колебаний. Если предположить, что
по мере перемещения резонатора от одного момента
излучения к другому время распространения
сигнала изменяется пропорционально, то второй
отраженный сигнал отобразится точкой, расположеной
на пересечении второй вертикали и второй с верху
горизонтали (точка 2). Для того, чтобы не загромождать
рисунок, резонатор прорисован для 1,3 и 5 положений.
Аналогично будут отображены сигналы для 3,4 и 5
положений резонатора точками 3,4 и 5. Таким образом,
для наезжающего резонатора сигналы, отраженные от
дефекта, отобразятся точками, расположенными на
мнимой наклонной линии, которая наклонена в сторону
противоположную движению резонатора. Наклон линии
зависит от угла ввода резонатора и ориентации и формы
отражающей поверхности дефекта. Для отъезжающего
резонатора отображение отраженных от дефекта
сигналов (белые точки 6-10) осуществляется аналогично
рассмотренному примеру, только прорисовка
начинается с точки с минимальным временем
распространения сигнала (точка 6) и заканчивается
точкой с максимальным временем распротраневия
сигнала (точка 10). Наклонена линия отображения
отраженных от дефекта сигналов в сторону движения
резонатора.
9.1.2.	Отображение на развертке типа В сигналов,
возникающих в каналах 45°-х резонаторов.
9.1.2.1.	Отображения сигналов, возникающих в
канале 45°-х резонаторов, акустические оси который
82
пример отображения сигналов,
в канале 45°-х широкодиаграммных
при прохождении резонатора над
сравнены в разные стороны, при прохождении
11 зонатора над болтовым соединением рельсов
Резонаторы с углом ввода 45° устанавливаются
по оси рельса и предназначены для контроля шейки и
продолжения шейки в головку и подошву рельса,
рассмотрим
возникающих
резонаторов,
болтовым соединением рельсов, рис. 9.1.3.
В позиции 1 крайний луч диаграммы
наезжающего резонатора попал на второе болтовое
отверстие, поэтому резонатор примет первый сигнал,
отраженный от болтового отверстия. Время
распространения УЗ колебаний от резонатора до
болтового отверстия и обратно будет максимальным (на
дорожке записи расстояние по вертикали от линии
начала зоны регистрации до точки 1), поэтому
принятый сигнал отобразится в верхней части дорожки
записи, точка 1. При дальнейшем перемещении
резонатора от позиции 1 до позиции 5, болтовое
отверстие будет находиться в пределах диаграммы
резонатора, поэтому излученные импульсы УЗ
колебаний будут отражаться от болтового отверстия,
приниматься резонатором и регистрироваться. Время
распространения сигналов от резонатора до болтового
отверстия и обратно от позиции к позиции будет
Уменьшаться, поэтому точки отображения сигналов
будут смещаться вниз к линии начала зоны
Регистрации, точки 2-5. В позициях 6,7 резонатор не
пРинимает сигналы, так как крайние лучи диаграммы
Резонатора находятся между болтовыми отверстиями.
В позиции 8 крайний луч диаграммы резонатора
83
Направление перемещения резонатора
Резонатор
123 57 911 14 17 21 23 Дорожка записи
линия начала зон регистрации
Рис. 9.1.3
попадет на первое болтовое отверстие. Отраженный
сигнал примется резонатором и отобразится на
дорожке записи в позиции 8 на уровне 1 точки, так кай
растояния от резонатора до болтового отверстия в
84
резонатора
отверстие
1 и в позиции 8 одинаковые. При перемещении
от позиции 8 до позиции 12 болтовое
будет находиться в зоне диаграммы
Отраженные от первого болтового
Отверстия сигналы будут регистрироваться аналогично
сигналам, отраженным от второго болтового отверстия,
точки 2-5, в соответствующих позициях резонатора. В
позиции 12 резонатор будет принимать сигналы, как от
болтового отверстия, так и от уголкового отражателя,
образованного торцом и подошвой рельса. Расстояние
до подошвы рельса значительно больше, чем расстояние
до болтового отверстия, поэтому сигнал, пришедший от
уголкового отражателя, запишется у верхней границы
дорожки записи, а сигнал от болтового отверстия
запишется в этой же позиции 12, но значительно ниже,
точка 12*. В позиции 13 также будут зарегистрированы
два сигнала - сигнал от нижней кромки торца рельса и
сигнал, отраженный от болтового отверстия. На
дорожке записи они будут отображены точками 13,13*
соответственно. В позиции 14 будет зарегистрирован
сигнал, отраженный только от уголкового отражателя,
потому что болтовое отверстие не попадает в зону
Диаграммы направленности резонатора. При
дальнейшем перемещении резонатора в положении 5 в
позициях 16-18 будут регистрироваться сигналы от
первого болтового отверстия, зеркально отраженные от
торца рельса. Так как время распространения в этом
случае несколько больше, то и отобразятся они на
Дорожке записи чуть выше, чем при прямом
озвучивании болтового отверстия. В позициях 19,20
Резонатор перемещается с отдающего конца рельса на
пРинимающий, поэтому записи сигналов не происходит.
В Позициях 21,22 регистрируются сигналы, отраженные
°т первого болтового отверстия принимающего конца
85
рельса. Аналогично будут зарегистрированы и
отображены на дорожке записи сигналы от болтовых
отверстий и нижней кромки торца рельса
отъезжающего резонатора, только в обратной
последовательности (линии, образованные белыми
точками на дорожке). Такая запись первых болтовых
отверстий характерна для резонаторов с углом ввода
близким к 45°. Сигналы, отраженные от болтовых
отверстий, при использовании резонаторов с углом
ввода 40° и ниже, регистрируются так же, как сигналы,
отраженные от второго болтового отверстия, только
длина линий записи первых вступлений от первых
болтовых отверстий будет немного короче. Таким
образом, болтовое отверстие , записывается в виде
“рюмки”, где одна грань рюмки, это сигналы от
болтового отверстия, зарегистрированные в канале
наезжающего резонатора, а вторая грань, сигналы,
зарегистрированные в канале отъезжающего резонатора.
Нужно иметь в виду, что на рельсах типа Р65
резонаторами с улом ввода близким к 45°, нижняя
кромка торца рельса может не регистрироваться, так как
она маскируется болтовым отверстием.
9.1.2.2.	Отображение сигналов, возникающих в
канале 45°-х резонаторов, акустические оси которых
направлены навстречу друг другу, при прохождении
резонатора над болтовым соединением рельсов
На рис. 9.1.3 рассмотрен пример отображения
сигналов в канале 45°-х резонаторов (два резонатора в
одном корпусе), когда они установлены на оси рельса, а
их акустические оси направлены в противоположные
стороны. На практике применяется еще одна схема
прозвучивания с использованием 40°-х резонаторов,
когда их акустические оси направлены навстречу друг
другу. На рис. 9.1.4 приведен пример записи сигналов
86
такой схемы прозвучивания. Расстояние между
Донаторами выбирается таким образом, чтобы
импульс УЗ колебаний, излученный одним резонатором,
отразился от подошвы рельса и принялся другим
-езонатором (ЗТМ). В этом случае помимо регистрации
сигналов, отраженных от болтовых отверстий,
дополнительно регистрируются сигналы, отраженные от
подошвы рельса. Линия записи донных сигналов
находится выше линий записи болтовых
отверстий. Болтовые отверстия в этом случае
записываются в виде перевернутой “рюмки”.
6 7 8
1 2 3 4 5	6 7 8 Дорожка записи
линия записи донных сигналов
линия начала зоны регистрации
Рис. 9.1.4
Во время прохождения резонатора над
болтовыми отверстиями и стыком наблюдаются
Разрывы в линии записи донных сигналов, так как
импульсы УЗ колебаний отражаются от болтового
^всрстия и не попадают на подошву рельса.
9.1.2.3.	Регистрация и отображение дефектов
вида 53.1 в канале 45°-го резонатора.
87
Предположим, что во втором болтовОК(
отверстии образовалась трещина, рис. 9.1.5. В позициях
1,2,3 будут регистрироваться сигналы, отраженные от
(	9!13( 17! 21;
Шкала позиционирования
1 23 57 9 11	16 Дорожка записи
Рис. 9.1.5.
болтового отверстия (точки 1,2,3). В позиции 4
одновременно с сигналами, отраженными от болтового
88
будут регистрироваться
от трещины. Так как
УЗ колебаний, отраженных
отверстия,
отраженные
распространения
колебаний, отраженных от болтового отверстия,
точка отображения сигналов на дорожке записи
трещины будет находиться на одной вертикали,
сигналы,
время
от
!^ещины, больше чем время распространения УЗ
«	---------- — с----------- --------- то
от
но
р^ппе (дальше от начала зоны регистрации), чем точка
отображения сигналов от болтового отверстия
(точка 4). В позиции 5, также будут регистрироваться
два сигнала, отраженных от болтового отверстия и от
трещины (точки 5). В позициях 6,7 болтовое отверстие
выйдет из зоны диаграммы направленности резонатора,
поэтому в этих позициях будут регистрироваться только
сигналы, отраженные от трещины (точки 6,7). При
дальнейшем перемещении резонатора по рельсу будут
зарегистрированы и отображены на дорожке записи
сигналы, отраженные от первого болтового отверстия.
Дефекты кода 53.1 отображаются на дорожке записи,
как видно из рисунка, внутри “рюмки” и смещены
относительно линий записи болтового отверстия
«VJIT плотно
болтового
вверх или вниз для трещин , расположенных
соответственно в нижней или верхней части отверстия.
На практике встречаются случаи, когда болт
плотно притерт к внутренней поверхности болтового
отверстия. В этом случае УЗ колебания частично
отражаются от боковой поверхности болтового
отверстия, а частично проникают внутрь болта,
отражаются от противоположной поверхности и
позвращаются обратно. Получается, как бы, двойная
Регистрация болтового отверстия. Предположим, что
притерт к внутренней поверхности первого
отверстия (рис. 9.1.5). Тогда сигналы,
Отраженные от боковой поверхности первого болтового
89
отверстия, зарегистрируются в позициях 8-12 так
же,
как и от второго болтового отверстия. Сигналь/
отраженные от боковой поверхности болта’
зарегистрируются в позициях 9-12 выше линии записи
болтового отверстия. Расстояние между линией записи
болтового отверстия и линией записи боковой
поверхности болта больше (порядка 20мкс), чем между
линией записи болтового отверстия и линией записи
трещины в болтовом отверстии. Это нужно помнить, так
как запись притертого болта можно расшифровать как
запись трещины в болтовом отверстии.
9.2.	Отображение на развертке В эхосигналов,
возникающих в канале РС резонатора. Раздельно-
совмещенный резонатор устанавливается по оси рельса
и предназначен для контроля шейки рельса, головки и
подошвы в зоне продолжения шейки рельса, а также
для контроля акустического контакта по наличию
“донных” отражений от подошвы рельса.
На рис. 9.2.1 приведен пример отображения на
развертке В сигналов, отраженных от подошвы и
болтовых отверстий рельса, в канале РС резонатора. Так
как высота одного типа рельса в допустимых пределах
одинаковая, то время распространения УЗ колебаний от
резонатора до подошвы рельса и обратно также будет
одинаковым. Сигналы, отраженные от подошвы рельса,
в случае устойчивого акустического контакта, будут
отображаться в виде сплошной линии, расположенной
на одинаковом расстоянии от начала линии
регистрации. Болтовые отверстия будут отображаться в
виде коротких линий, расположенных между линией
донных сигналов и линией начала регистрации. В
позициях от 0 до 1 регистрируются сигналы-
отраженные от подошвы рельса (линия регистраций
донных сигналов на дорожке записи). В позиции '
90
оОе болтовое отверстие попадет в зону диаграммы
^чояатора, в результате будут регистрироваться
^гналы, отраженные от подошвы рельса и от второго
Направление перемещения резонатора
резонатор болтовые отверстия
шкала позиционирования
Ti mu пи1
л^ния донных сигналов
дорожка записи
запись болтовых отверстий
1иния начала зоны регистрации
Рис. 9.2.1
болтового отверстия. В позиции 2 будут
Регистрироваться сигналы, отраженные только от
дорого болтового отверстия. Сигналы от подошвы
Рельса регистрироваться не будут, так как они
Маскируются болтовым отверстием. В линии записи
Донных сигналов будет наблюдаться разрыв. В позиции
3 так же, как и в позиции 1, будут регистрироваться
91
сигналы, отраженные от подошвы рельса и болтового
отверстия. В позициях 4,5,6 будут регистрироваться
сигналы, отраженные от подошвы рельса. Далее  пись
первого болтового отверстия повторит запись второго
болтового отверстия (позиции 7,8,9). В позициях 10, ц
будут регистрироваться сигналы от подошвы рельса
Далее набдюдается разрыв в записи сигналов
отраженных от подошвы рельса, вызванный стыковым
зазором между торцами рельсов. Аналогично
отобразятся сигналы, отраженные от подошвы рельса и
болтовых отверстий, при перемещении резонатора в
зоне болтовых отверстий по второму рельсу.
Притертый болт зарегистрируется в виде линии,
расположенной выше (дальше от начала зоны
регистрации), чем запись болтового отверстия.
Расстояние между линией записи болтового отверстия и
линией записи боковой поверхности болта будет
меньше, чем расстояние между линией записи боковой
поверхности болтового отверстия и болта в канале 45°-
го резонатора.
10.	Характерные записи сигналов от
стандартных отражателей в рельсах.
Все изложенное ниже будет справедливо ЛЛЯ
условий, когда следящая и искательная системы
отлажены и настроены в строгом соответствии с
техническими требованиями, описанными в
Руководстве по	эксплуатации,	а в блоках
преобразователей	установлены	резонаторы
техническими параметрами, соответствуют*11^
применяемой схеме прозвучивания. Любые, на первЫ11
взгляд, незначительные отклонения от требовании
могут существенно изменить условия ввода и пр*1еГ',а
92
уЗ колебаний, что может негативно сказаться на
записи, а, следовательно, и на расшифровке результатов
к0нтроля.
Запись сигналов на развертке В, принятых
уезжающими наклонными резонаторами (акустическая
ФЬ резонатора направлена в сторону движения
мобильного средства), осуществляется желтым или
красным цветом. Запись принятых сигналов
отъезжающими наклонными резонаторами
(акустическая ось резонатора направлена против
движения мобильного средства) осуществляется синим
или зеленым цветом.
Запись сигналов, принятых прямыми
совмещенными или PC резонаторами в зоне донного
сигнала, осуществляется белым или оранжевым цветом;
запись сигналов в зоне головки и шейки рельса
осуществляется красным или сиреневым цветом.
Дорожки записи УЗ метода контроля.
93
10.1.	Канал 55°-го резонатора.
В канале 55°-х резонаторов основным
регистрируемым типовым отражателем является торе
рельса (стык). Как отмечалось выше, запись стыка в
каналах 55°-х резонаторов ведется по трем условным
зонам:
-	ближняя зона (зона рабочей грани) При
развороте резонатора в сторону рабочей грани и дальняя
зона при развороте резонатора в сторону нерабочей
грани;
-	средняя зона (зона поверхности катания головки
рельса);
-	дальняя зона (зона нерабочей грани) при
развороте резонатора в сторону рабочей грани и
ближняя зона при развороте резонатора в сторону
нерабочей грани, рис. 10.1.1.
" " — — — — —
Дальняя зона
Средняя зона
Ближняя зона
Рис. 10.1.1
94
Основными характерными
оеделяющими запись стыка в
Озонаторов, являются:
признаками,
каналах 55°-х
записи стыка
наезжающим и отъезжающим резонаторами;
-	протяженность записи;
расстояние между линиями записи
наезжающего и отъезжающего резонаторов;
-	угол наклона линий записи.
В каналах 55°-х резонаторов торец головки
отдающего конца рельса регистрируется наезжающим
резонатором, торец головки принимающего конца
рельса - отъезжающим резонатором. Линия записи
торца отдающего конца рельса наклонена в сторону,
противоположную движению подвижной единицы, а
линия записи принимающего конца рельса - в сторону
движения. Поэтому запись стыка имеет вид буквы “V”.
Запись стыка осуществляется на всю ширину дорожки
записи сплошной или прерывистой (2-4 разрывов)
линией записи. Сплошная линия записи получается в
результате неправильной установки резонатора или
завышенной чувствительности в канале, рис. 10.1.2.
Неполная запись стыка и запись торца рельса с
многочисленными разрывами, рис. 10.1.3,
свидетельствует о том, что следящая и искательная
системы не отрегулированы должным образом или
имеется плохое состояние торца и рабочей поверхности
головки рельса.
95

Рис. 10.1.2
Рис. 10.1.3
Расстояние между линиями записи наезжающего
и отъезжающего резонаторов зависит от применяемой
схемы прозвучивания. Для резонаторов, расположенных
в одном корпусе оно минимально. Для разнесенных
резонаторов оно зависит от взаимного расположе
резонаторов и для однотипных схем прозвучивания
96
достоянное (при допустимых изменениях стыкового
зазора)-
Угол наклона линий записи стыка зависит от угла
ввода резонаторов и для применяемой схемы
^озвучивания - постоянный.
Если на большом протяжении отсутствует запись
сигналов от стыка в одном из каналов или стык
регулярно не прописывается по всем зонам записи, то
необходимо остановиться, выяснить и устранить
причину некачественной записи стыка.
10.2.	Канал 45°-го резонатора.
В канале 45°-х резонаторов основными
регистрируемыми типовыми отражателями являются
болтовые отверстия, отверстия под соединители, стык,
отверстия под рельсосмазыватели.
На рис. 10.2.1 представлена примерная схема
распространения УЗ колебаний в рельсе для
совмещенного преобразователя, в котором резонаторы
развернуты в противоположные стороны; и диаграмма
записи сигналов, отраженных от болтовых отверстий.
Основными характерными признаками,
определяющими запись сигналов от стандартных
отражателей в каналах 45°-х резонаторов, являются:
-	местоположение линий записи сигналов на
Дорожке записи;
-	расположение и форма записи сигналов от
олтовых отверстий и стыка на дорожке записи;
-	угол наклона линий записи.
Линии записи сигналов от болтовых отверстий и
ерстий под рельсосмазыватели и ПОНАБ
слагаются в средней части дорожки записи,
алы от стыка записываются двумя наклонными
ЯМи в верхней части дорожки записи, рис. 10.2.1.
97
Пример записи сигналов от болтовых отверсТи-
стыка.	и й
."W
/ Зона подошвы рельса
• * • •• • •
• Л .* А * : Зона шейки
-----------------
Зона головки рельса
Рис. 10.2.1
Каждое болтовое отверстие записывается двумя
наклонными линиями в виде “рюмки”, где одна грань
рюмки, это сигналы от болтового отверстия,
зарегистрированные в канале наезжающего резонатора, а
вторая грань, сигналы, зарегистрированные в канале
отъезжающего резонатора. Количество “рюмок
соответствует количеству отверстий. Расстояние межДУ
наклонными линиями записи одного болтового
отверстия для всех болтовых отвертий одинаковое-
98
линий записи болтовых отверстий, при
искательной системы,
от отверстий под соединители
чуть ниже болтовых отверстий и
Высота
оптимальной регулировке
одинаковая.
Сигналы
записываются
асстояние между линиями записи соединителя меньше.
Угол наклона линий записи сигналов от трещины
в болтовых отверстиях и стыка примерно одинаковый и
зависит от угла ввода применяемых резонаторов.
Если реальная запись болтовых отверстий не
соответствует выше отмеченным характеристикам, то
необходимо выяснить и устранить причину
некорректной записи.
10.3.	Канал PC резонатора.
В канале PC резонаторов основными
регистрируемыми типовыми отражателями являются
болтовые отверстия, отверстия под соединители, стык,
отверстия под рельсосмазыватели и подошва рельса.
На рис. 10.3.1 представлена диаграмма записи
сигналов, отраженных от болтовых отверстий и
подошвы рельса. Для наглядности на диаграмме записи
реальных сигналов представлены записи сигналов в
каналах 45°-х и PC резонаторов.
Основными характерными признаками,
определяющими запись сигналов от стандартных
отражателей в каналах PC резонаторов, являются:
-	местоположение линий записи сигналов на
Дорожке записи;
-	расположение и форма записи сигналов от
болтовых отверстий, стыка и подошвы рельса на
Дорожке записи.
99
Линия записи донных сигналов Запись болтовых от верстий.
Линия начала регистрации Запись стыкового зазора
Рис. 10.3.2
Сигналы от болтовых отверстий, отверстий под
соединители, стыка, отверстий под рельсосмазыватели
прописываются короткими черточками в средней части
дорожки записи. В верхней части дорожки непрерывной
линией прописываются сигналы, отраженные от
подошвы рельса.
Линии записи болтовых отверстий располагаются
на одном уровне относительно начачала зоны
регистрации. Линии записи сигналов от соединителей
прописываются ниже линий записи болтовых отверстий-
В проекции линий записи болтовых отверстий на линии
записи донных сигналов и в зоне стыка в линии записи
донных сигналов имеются разрывы, которые по
100
стельности равны или чуть короче линий записи
^овых отверстий.
10.4.	Канал 70° резонатора.
На рис. 11.4.1 представлена диаграмма записи
сигналов, отраженных от торца головки рельса.
При использовании в схеме прозвучивания
одного 70°-го резонатора, он устанавливается с
разворотом в сторону, противоположную движению.
Запись стыка 70° резонатором
Рис. 10.4.1
Резонатором с углом ввода 70° осуществляется
контроль головки рельса. Запись сигналов 70°-го
Резонатора производится на дорожке записи 55°-х
Резонаторов. Для 70°-го резонатора нет типовых
отражателей, которые регистрировались бы в
обязательном порядке. При прохождении стыка иногда в
Ю1
канале 70° резонатора регистрируются сигналу
отраженные от торца головки рельса, который
прописываются вертикальной наклонной линией в
ближней и середней зоне дорожки зпаписи. Так как уГОл
ввода 70°-го резонатора больше чем у 55°-го, то наклон
линии записи 70° резонатора несколько больше, чем
наклон линий записи 55°-х резонаторов.
11.	Виды помех и примеры нехарактерной
записи сигналов от стандартных отражателей.
11.1.	Качественные показатели обнаружения.
Помехозащищенность — это способность
средства обнаружения поддерживать на заданном
уровне показатели качества обнаружения, измерения
(или распознавания) при наличии помех.
В результате процесса обнаружения должно быть
выдано решение о наличии или отсутствии дефекта в
контролируемом объекте. Решение может быть принято
при двух взаимно исключающих условиях:
условие Ai - “дефект есть”,
условие Ао - “дефекта нет”,
которые при принятии решения не известны.
За счет помех и флюктуаций полезного сигнала
каждому условию могут соответствовать два вида
решений:
решение A* i - “дефект есть”,
решение А* о - “дефекта нет”.
Третьего решения - “не знаю” - после завершения
процесса обнаружения быть не должно. При
обнаружении возмъ^кны 4 ситуации совмещения
случайных событий “решения” и “условия”:
1)	ситуация A* i Ai (правильное обнаружение);
2)	ситуация А* о Ai (пропуск дефекта);
102
3)	ситуация А* । Ао (ложная тревога);
4)	ситуация А*о Ао (правильное необнаружение).
Перечисленным ситуациям соответствуют четыре
вероятности совмещения событий, сумма которых
равна 1 -
р(А* 1 Ai ) + Р(А о Ai ) + Р(А 1 Ао) + Р(А о Ао) =1.
Качественными показателями обнаружения при
условии наличия дефекта являются соответствующие
условные вероятности правильного обнаружения
D = P(A* 11 Al ) = Р(А* 1 А, ) / Р(А,)	(20)
и пропуска дефекта
D' = P(A*oIA1) = P(A‘oA1)/P(Ai).	(21)
Поскольку соответствующие одному и тому же
условию Ai решения A* i и А’ о взаимоисключающие,
то
D + D=l.	(22)
Качественными показателями обнаружения при
условии отсутствия дефекта являются условные
вероятности ложной тревоги
F = Р(А* ,1 А! ) = Р(А* 1 Ai) / P(Ai)	(23)
и правильного необнаружения
F = Р(А* оI А! ) = Р(А* о А! ) / P(Ai ),	(24)
причем
F + F'=l.	(25)
Допустим на приемник поступает либо сумма
напряжений сигнала х и помехи п так, что у = х + п,
либо одно напряжение помехи у — п, т.е. у = и + Ах, где
неизвестный дискретный параметр А принимает
значение 0 или 1. Таким образом, задача сводится к
тому, чтобы по измеренной величине у дать оценку
этого параметра А* , оптимальную с точки зрения
критерия минимума среднего риска. Любое
закономерное решение задачи обнаружения может быть
°Писано решающей функцией А* = А* (у), которая в
103
зависимости от реализации у принимает одно из дв х
значений: 0 или 1. Поскольку плотность вероятности
не может принимать отрицательных значений, То
оптимальное правило решения задачи обнаружения
может быть записано в виде:
Аопт (у)
1, если 1 (у) > 1о,
(26)
О, если 1 (у) < 10 .
где величина 1 (у) = рсп (у)/ Рп (у) называется
отношением правдоподобия. Отношение
правдоподобия представляет собой отношение
плотностей вероятности одной и той же реализации
при двух условиях, когда действует сигнал и помеха и
когда действует только помеха. Решение о наличии
сигнала принимается, если отношение правдоподобия
превышает пороговую величину 1о , в противном случае
принимается решение об отсутствии сигнала.
11.2.	Виды помех.
Помехами	называют	возмущения,
накладывающиеся на принимаемый сигнал и мешающие
его приему. Шумом считаются помехи, случайные по
амплитуде, времени прихода, фазе колебании.
Помехами эхометода в более узком смысле называют
мешающие приему полезных сигналов импульсы, не
меняющие своего положения во времени относительно
зондирующего импульса при неизменных условиях
контроля. Различают аддитивные и мультипликатив
помехи. Аддитивные складываются с полезн
сигналом, а мультипликативные перемножаются с н
В УЗ дефектоскопии помехи в основном им
аддитивный характер.
104
Методика оптимизации обнаружения
д^пусматривает наличие сведений о статистике
л^лехи, на фоне которой производится обнаружение
вигнала. Одной из основных и простейшей с точки
зрения математического анализа является
флуктуационная помеха (флуктуационный шум). К
^уктуационным помехам можно отнести собственные
шумы приемного тракта, акустические шумы структуры
металла. К ним можно отнести акустические шумы,
возникающие в
преобразователем
контролируемого
узкополосную колебательную цепь случайные толчки
помехи вызывают налагающиеся переходные процессы,
тем более продолжительные, чем уже полоса Af. В
каждый отдельный момент времени налагается большое
число случайных воздействий и мгновенные значения
флюктуационного шума подчиняются нормальному
(гауссовскому) распределению.
дефектоскопии рельсов уровень флюктуационных
шумов, как
слое между
поверхностью
на
контактном
и рабочей
объекта. При воздействии
На практике в
правило, известен. Выбирая
овответствующие задержки зоны регистрации и
пороговый уровень, влияние флюктуационных помех
или вообще исключают (собственные шумы приемного
трякта, акустические шумы структуры металла), или
значительно уменьшают их влияние (шумы в
контактном слое). Тогда все сигналы, превышающие
пороговый уровень, подлежат анализу и дальнейшей
Раоотке по соответствующим критериям.
По виду помехи могут быть пассивными,
ваемыми переотражениями от мешающих
и Кг°в, и активными, вызываемыми различного рода
и0ЧНиками излучения. По своему происхождению
и могут быть естественными, взаимными и
105
искусственными. По характеру воздействия помехи
делятся на маскирующие и имитирующие. Каждая Из
трех указанных выше разновидностей помех
естественная, взаимная и искусственная - может быть
в свою очередь маскирующей или имитирующе
Имитирующие помехи создаются искусственно для
имитации эффекта ложных отражателей. В уз
дефектоскопии они отсутствуют. Маскирующие помехи
создают фон, на котором трудно выделить сигнал
прикрываемый помехой. К маскирующим помехам
можно отнести акустические реверберационные шумы,
шумы в контактном слое, помехи вызванные
излучениями различных электронных устройств. В УЗ
дефектоскопии естественные помехи отсутствуют, так
как они вызываются различными природными
явлениями, которые не влияют на процесс контроля.
Активные помехи, вызываемые влиянием излучений
различных электронных средств друг на друга,
называют взаимными помехами. Влияние этих помех
проявляется при перемещении мобильного средства в
зоне действия мощных передающих радиоэлектронных
средств, в зоне высоковольтных ЛЭП и т. д.
Искусственные пасивные помехи при контроле рельсов
возникают при облучении искусственных отражателей,
возникших в результате преднамеренных
технологических процессов, и не являющихся
дефектами. Искусственные помехи могут возникать от
типовых отражателей (торцы рельсов, болтовые
отверстия, отверстия под соединители и т. д.) и от
случайных - (лишние отверстия в шейке рельса,
отражения от незачищенного валика сварного стыка и т.
д.). Помехи, вызванные отражениями от искусственных
отражателей, возникают в одном и том же месте и могут
быть перепроверены при последующих проездах.
106
Как отмечалось выше, все сигналы, превысившие
(ггановленный порог чувствительности, подлежат
^цстрзции и расшифровке. Вероятность появления и
^гистрации сигналов от дефекта на фоне ложных
риалов очень мала и может составлять доли процента
оТ Общего объема зарегистрированых сигналов. Задача
оператора заключается в том, чтобы из всего объема
информации выделить только те сигналы, которые
соответствуют отражениям от дефектов. Так как
расшифровка результатов осуществляется оператором
визуально, то в момент принятия решения на оператора
ложится очень бльшая ответственность. Пропуск
дефекта может привести к серьезным последствиям,
вплоть до крушения поезда, а ложная информация
приводит к лишним затратам времени на проведение
вторичного контроля, в худшем случае к замене еще
пригодных к эксплуатации рельсов. Поэтому оператор,
который занимается расшифровкой результатов
контроля, должен знать природу возникновения
сигналов, характеристики сигналов и свободно владеть
приемами расшифровки зарегистрированных сигналов.
В данном разделе будут приведены характерные записи
сигналов, не являющихся отражениями от типовых
отражателей и от дефектов, выявляемых в процессе
Дефектоскопии рельсов мобильными средствами
контроля.
11.2.1.	Характерные записи сигналов, не
являющихся отражениями от типовых отражателей и от
Дефектов, выявляемых в процессе дефектоскопии
Рельсов мобильными средствами контроля.
На рис. 11.2.1 приведены дорожки записи одной
витки пути с реальными шумами в начале зоны
Регистрации, уровень которых приемлем для проведения
Расшифровки результатов контроля.
107
Рис. 11.2.1
На рис. 11.2.2 приведены дорожки записи одной
нитки пути с реальными шумами в начале зоны
регистрации в канале 55°-го резонатора, величина
которых превышает приемлемый уровень, что может
негативно сказаться на расшифровке результатов
контроля. Дело в том, что в головке рельса дефекты
чаще развиваются со стороны рабочей грани. При
развороте резонатора в сторону рабочей грани в
ближней зоне (в начале зоны регистрации) на дорожке
записи 55°-го резонатора регистрируются сигналы,
отраженные от отражателей, расположенных в этой
зоне. Так как ближдняя зона “забита” шумами, то
расшифровать запись дефекта в шумах очень сложно,
что может привести к пропуску дефекта. Поэтому, при
настройке аппаратуры, нужно стремиться к тому, чтобы
уровень шумов на “нешумящих” рельса не превышал
20%-25% длительности ближней зоны.
108
Рис. 11.2.2
Шумы в ближней зоне могут возникать в
результате большого напора воды при большом усилии
прижатия блока преобразователей к рабочей
поверхности головки рельса.
В этом случае впереди блока преобразователей
образуется водяной бурун (рис.11.2.2, рис. 11.2.3), в
котором возникают реверберационные колебания.


Рис. 11.2.3
109
достигав
-1 п°мехц
образуется	впереди бл*ак
то реверберационные колебанщ
первым по	ходу движения
-'с
этим
Амплитуда этих колебаний может
значительного уровня. Уровень записи такой г
примерно одинаковый на всем протяжении. Так
водяной бурун
преобразователей,
воспринимаются
резонатором. Поэтому цвет записи помехи совпадает
цветом записи сигналов, принимаемых
резонатором. Если в записи помехи присутсгвукд
сигналы примерно одного уровня наезжающего и
отъезжающего резонаторов и запись осуществлена в
пределах одного или нескольких звеньев, то, скорее
всего, это “шумящий” рельс (рис. 11.2.4). Эсли эти
шумы присутствуют постоянно, то, очевидно, завышена
чувствительность в этих каналах.
110
Рис. 11.2.5
Волнообразные шумы в ближней зоне могут
возникать в результате большого напора воды при
небольшом усилии прижатия блока преобразователей к
рабочей поверхности головки рельса, рис. 11.2.5. В этом
случае происходит, как бы, глиссирование донышка по
рабочей поверхности головки рельса
На рис. 11.2.6 представлен фрагмент записи с
шумами в канале 55°-го резонатора, характерными для
Рис. 11.2.6
111
ситуации, когда оборван экран в соединитель
кабеле между электронным блоком и резонатором
ном
Такой же характер записи помехи
быть при движении (нахождении) подвижной единицы в
зоне действия мощной передающей станции или
высоковольтной ЛЭП, только помеха регистрируется во
всех каналах.
При большом усилии прижатия следящей лыжи к
боковой грани головки рельса или при движении
подвижной единицы по рельсам с большими наплывами
на головке, возникают шумы, вызванные интенсивным
трением следящей лыжи о боковую грань.
Регистрируются эти помехи в виде рассеяных
одиночных точек пр всей дорожке записи
преимущественно в каналах 55°-х резонаторов (рис.
11.2.7).

Рис. 11.2.7
112
Рис. 11.2.8
Аналогичный характер записи помехи
наблюдается при прохождении подвижной единицей
кривой (рис. 11.2.8). Только интенсивность помехи
гораздо выше, чем при трении следящей лыжи, так как
здесь добавляются еще шумы, возникающие от трения
колес тележки о боковую грань головки роельса.
На рис. 11.2.9 представлена запись сигналов,
отраженных от мелких поверхностных нарушений
сплошности металла (микротрещин, расслоения
поверхности головки рельса, мелких выколов и т.д.)
записанных в канале 55°-го резонатора. Озвучивание
рельса осуществлялось спаренным широкозахватным
J 'М преобразователем, резонаторы которого
Развернуты один в рабочую, второй — в нерабочую
^ань. Для резонатора, развернутого в рабочую грань,
сигналы от поверхностных дефектов записались в конце
лижней зоны дорожки записи. Для резонатора,
ввернутого в нерабочую грань, сигналы от тех же
Ловерхностных дефектов записались в средней части
Рожки записи. Произошло это потому, что, мелкие
113
сторону
время
резонатора,
УЗ колебаний от
поверхностные дефекты, расположены в зоне рабочс
грани головки рельса. Время распространения у^
колебаний от резонатора, развернутого в
рабочей грани, до дефектов меньше, чем
рспространения
развернутого в сторону нерабочей грани. Если бц
резонаторы были развернуты в одну сторону, то записи
сигналов от поверхностных дефектов одного и второго
резонатора совпали бы. Поэтому необходимо помнить
схему расположения резонаторов и учитывать это при
расшифровке результатов контроля.

Рис. 11.2.9
На рис. 11.2.10 представлена запись сигналов,
возникающих при поднятых искательных лыжах 11
подаче воды под блоки преобразователей. Вода попадает
114
Рис. 11.2.10
на рабочие поверхности донышек, в результате чего
возникают реверберационные шумы значительных
амплитуд, которые регистрируются на дорожках записи.
По такой записи можно контролировать прижатие
искательных лыж к рельсу.
Рис. 11.2.11
115
На рис. 11.2.11 представлена запись ударно-
помехи в виде вертикальной линии, зарегистрированной
в каналах 55°-х и 45°-х резонаторов. Возникает она
результате ударов колес дефектоскопической тележки
при прохождении стыка, а так же при ударах следящей
лыжи о сварные валики плохо зачищенного сварного
стыка и о наплывы и закаты головки рельса.
На рис. 11.2.12 представлен фрагмент записи
сигналов, возникающих при прохождении подвижной
единицей болтового соединения рельсов. На дорожке
записи 55°-х резонаторов, справа от линии записи стыка
отъезжающим резонатором, наблюдается еще одна
линия записи, наклон которой совпадает с наклоном
линии записи стыка, что свидетельствует о том, что это
сигналы отъезжающего резонатора. На первый взгляд,
это запись сигналов, отраженных от дефекта второй
группы, расположенного в зоне стыка. В
действительности это запись сигналов, отраженных от
Рис. 11.2.12
116
уборки в нижней полке головки рельса, образованной
8 пезультате трения накладки о нижнюю полку. Это
м03Кно легко проверить, измерив расстояние между
равноудаленными точками линий записи стыка и
выборки.
11.2.2.	Нехарактерная запись
сигналов от
типовых отражателей в рельсах, обусловленная
некачественной регулировкой следящей и искательной
систем.
Далее будут рассмотрены примеры
нехарактерной записи сигналов от типовых отражателей
в рельсах, обусловленной неправильной установкой
резонаторов в блоках преобразователей и
некачественной регулировкой следящей и искательной
систем. Рассмотрим схему прозвучивания, когда пара
55°-х и пара 45°-х резонаторов размещены в одном
корпусе и их акустические оси направлены в
противоположные стороны. Резонаторы с углами ввода
55° и 45° установлены в одном блоке преобразователей.
Резонаторы с углами ввода 55° развернуты, один в
рабочую грань, другой - в нерабочую. Приведенный
ниже анализ будет полезен и при применении других
схем прозвучивания, так как условия распространения
УЗ колебаний для однотипных резонаторов одинаковы.
Необходимо только исходить из того набора и
располложения резонаторов, который применим для
каждой конкретной схемы прозвучивания.
На рис. 11.2.13 представлен фрагмент записи
болтового соединения рельсов. На диаграмме записи
ВиДно, что на дорожке записи 55°-х и 45°-х резонаторов
Дважды прописались сигналы от болтовых отверстий.
Дорожке записи PC резонатора не прописались
°лтовые отверстия в принимающем конце рельса.
117
Анализируя эту запись можно сделать следующи
выводы:
-	угол разворота отъезжающего 55°-го резонатора
меньше 34°. Часть УЗ энергии, излученной 55°_м
резонатором, распространилась в шейку рельса и
отразилась от болтовых отверстий, в результате чего на
дорожке записи 55°-го резонатора прописались
болтовые отверстия (верхняя запись);
-	при прохождении стыка искательная лыжа
сместилась относительно оси рельса в сторону
противоположную развороту отъезжающего резонатора.
Резонатор также сместился в сторону противоположную
развороту. Еще блыпая часть энергии 55°-го резонатора
распространилась в шейку рельса. Ее стало достаточно,
чтобы сигналы 55°-го резонатора, отраженные от
болтовых отверстий, принялись 45°-м резонатором
(верхняя запись болтовых отверстий на дорожке записи
45°-х резонаторов). А так как 55°-й резонатор сместился
от оси рельса, то он уже стал принимать сигналы,
отраженные от болтовых отверстий и излученные 45°-м
резонатором - нижняя запись болтовых отверстий на
дорожке записи 55°-х резонаторов.
wwkwwmw»’»»	, r« ~riT m_~i  ubiji. - |гц_-и~|.— ——i iitrWi,*r •
Рис. 11.2.13
118
На рис. 11.2.14 представлен фрагмент записи
болтового соединения рельсов на дорожках записи 55°-х
и 45°-х резонаторов. На диаграмме видно, что на
дорожке записи 45°-х резонаторов наряду с записью
болтовых отверстий видна протяженная линия, угол
лаклона которой совпадает с углом наклона линии
записи торца головки рельса (стыка) наезжающим 55°-м
резонатором. Эго свидетельствует о том, что сигалы
излученные 55°-м резонатором, отразились от торца
головки рельса и принялись 45°-м резонатором. Это
может происходить потому, что 45°-й резонатор
развернут на небольшой угол в сторону разворота 55°-
го резонатора и смещен относительно оси рельса. Тогда,
достаточной чувствительности, сигналы,
излученные 55°-м резонатором и отраженные от торца
головки рельса, могут приниматься 45°-м резонатором.
Рис.11.2.14
119
На рис. 11.2.15 представлен фрагмент
болтового соединения рельсов. На диаграмме видноПИСи
на дорожке записи 45°-х резонаторов линии ч 4X0
сигналов, отраженные от болтовых отверст-
наезжающего резонатора, значительно короче ИИ
расположены несколько ниже, чем линии зап И
отъезжающего резонатора. Объясняется это тем что
резонаторы развернуты на небольшой угол и смещены ’
Рис. 11.2.15
относительно оси рельса в сторону разворота
наезжающего резонатора. Поэтому, время
распространения УЗ колебаний от наезжающего
резонатора до болтовых отверстий меньше, чем от
отъезжающего, отсюда уровень записи болтовых
отверстий наезжающим резонатором ниже (ближе к
началу зоны регистрации), чем отъезжающим. Линии
записи болтовых отверстий наезжающим резонатором
короче, чем линии записи болтовых отверстий
отъезжающим резонатором потому, что время
нахождения отражателя в зоне приема диаграммы
120
тощего отражателя меньше (назжающий
flie3*aTop озвучивает болтовое отверстие только частью
^\оаммы), чем время нахождения отражателя в зоне
диаграммы отъезжающего резонатора. При
1^сТаточно большом развороте резонаторов линии
болтовых отверстий значительно больше
пегому, что эффективной отражающей поверхностью
является область сопряжения боковой поверхности
болтового отверстия и боковой поверхности шейки
(уголковый отражатель), отражающая
способность которой выше чем боковая поверхность
болтового отверстия.
На рис. 11.2.16 представлен фрагмент записи
болтового соединения рельса, на котором болтовые
отверстия наезжающим резонатором прописаны трижды
Рис. 11.2.16
Вторичная запись болтовых отверстий в середине
Дорожки записи уже была рассмотрена на примере рис.
И-2.13. При достаточной длительности зоны контроля и
Достаточной чувствительности болтовое отверстие
121
может быть выявлено лучем, отраженным от подощв
рельса. Запись
верхней части
1Ы
таких сигналов осуществляется
дорожки записи, так как время
распространения отраженных от подошвы рельса У3
колебаний до болтового отвертия будет самым
большим.
11а рис. 11.2.17 представлен фрагмент записи
болтового соединения рельсов. В нижней части
дорожки записи 45°-х резонаторов в середине записи
стыка наблюдается линия, угол наклона которой
совпадает с углом наклона линий записи болтовых
отверстий. Это запись торца головки рельса, которая
осуществилась в результате разворота резонатора или
смещения искательной лыжи относительно продольной
оси рельса. Об этом свидетельствует еще и то, что
запись болтовых отверстий наезжающим резонатором
длинее, чем у отъезжающего. Неопытный оператор
может расшифровать ее, как дефект вида 52.1.
Рис. 11.2.17
122
На рис. 11.2.18 представлен фрагмент записи, на
топом в нижней части дорожки записи PC резонатора
зарегистрированы сигналы в виде протяженной
ц1уМовой дорожки. Это запись сигналов, отраженных от
ниЖНей полки головки рельса, зарегистрированных в
результате поперечного смещения искательной лыжи
относительно продольной оси рельса.
Рис. 11.2.18
12.	Виды выявляемых дефектов в каналах
контроля.
12.1.	Канал 55°-х резонаторов.
Резонаторами с углом ввода 55° эффективно
выявляются поперечные трещины в виде темного и
светлого пятен (дефекты кода 20.1.2, 21.1.2, кода 26.3 в
сварном стыке), расположенные в рабочей и нерабочей
срани и средней части головки рельса, с условной
Протяженностью не менее 30 мм.
123
Поперечные трещины в виде темного и
светлого пятен (код дефекта 20 и 21), расположении
в головке рельса, а также поперечные трещины (к *
дефектов 24,25,27,70) глубиной более 10 мм. Д
20
21
24
25
27
124
Горизонтальные продольные трещины в
овке (код дефекта ЗОГ.1,2), расположенные над
ейкой и заходящие в нее не менее чем на 10 мм,
вЬ1Ходяшие за болтовое отверстие более чем на 20
мм-
ЗОГ.1,2
Изломы рельсов (код дефекта 74,79)
74
Поперечные трещины в средней части головки от
Дефектов кода 24.1,2; 25.1,2; 27.1,2 глубиной более 10
Мм. и условной протяженностью более 30 мм.
Развитые горизонтальные продольные трещины в
головке (дефекты кода ЗОГ.1,2), заходящие в нее более
125
половины ширины, с условной протяженностью
30 мм для измеряемых глубин 10-40 мм.
более
12.2.	Канал 45°-го резонатора.
Резонаторами с углом ввода 45° осуществляете
и продолжения шейки -
контроль шейки
рельса.
в подощВу
Этими резонаторами выявляются
горизонтальные продольные трещины в головке
(дефекты кода ЗОГ.1,2), заходящие в нее более
половины ширины, с условной протяженностью более
30 мм для измеряемых глубин 10-40 мм.
Трещины в местах сопряжения головки рельса с
шейкой (дефект кода 52.2), заходящие в нее более
половины ширины, с условной протяженностью более
30 мм.
Трещины, развивающиеся от болтовых отверстий
(дефект кода 53.1.2), заходящие в шейку не менее 10 мм
от боковой поверхности, с условной протяженностью не
менее 30мм.
Горизонтальные трещины в шейке (дефект кода
55.1,2), заходящие в шейку более 10 мм от боковой
поверхности, с условной протяженностью не менее 30
мм; дефекты, развивающиеся под болтовым отверстием,
должны выходить за проекцию болтового отверстия
более, чем на 20 мм.
Трещины в шейке в месте сварного шва (дефект
кода 56.3), заходящие в шейку более 10 мм от боковой
поверхности, с условной протяженностью более 30 мм.
Трещины в подошве в сварном стыке (дефект
кода 66.3), расположенные в зоне проекции шейки, с
условной протяженностью более 30 мм.
Коррозионно-усталостные трещины в подошве
рельса (дефект кода 69.2) высотой более 10 мм’
расположенные в зоне проекции шейки.
126
53.1
26.3
127
663
12.3.	Канал PC резонатора.
PC резонатор может иметь два независимые
канала контроля. Канал ЭХО, в котором осуществляется
контроль головки и шейки рельса по эхометоду и канал
зеркально-теневого метода (ЗТМ), в котором
регистрируются сигналы, отраженные от подошвы
рельса. Регулировка усиления в этих каналах может
быть раздельной, поэтому чувствительность для каждого
канала устанавливается индивидуально. Эффективность
128
йоты канала ЗТМ при скоростном контроле низкая,
как изменение амплитуды донного сигнала при
одной и той же чувствительности колеблется от 6dB на
чистых рельсах до 20dB на загрязненных рельсах.
В канале ЭХО PC резонатором выявляются
протяженные горизонтальные продольные трещины в
головке (дефекты кода ЗОГ), заходящие в нее более
половины ширины, протяженностью более 20 мм для
измеряемых глубин 10-40 мм.
Трещины в местах сопряжения головки рельса с
шейкой (дефект кода 52), заходящие в нее более
половины ширины, протяженностью более 20 мм.
Горизонтальные трещины в шейке (дефект кода
55), заходящие в шейку более 10 мм от боковой
поверхности, протяженностью не менее 20 мм; дефекты,
развивающиеся под болтовым отверстием, должны
выходить за проекцию болтового отверстия более, чем
на 20 мм.
12.4.	Канал 70° резонатора.
Резонатором с углом ввода 70° осуществляется
контроль головки рельса. Этим резонатором выявляются
дефекты кода 21 усталостного характера, как правило,
на концах звеньев и в плети в местах просадки полотна.
Запись сигналов 70°-го резонатора может производиться
на дорожке записи 55°-х резонаторов. Наклон линии
записи 70°-го резонатора несколько больше, чем наклон
линий записи 55°-х резонаторов
13.	Расшифровка и оформление результатов
контроля.
Целью расшифровки является:
-	поиск и обнаружение записи сигналов от
опасных дефектов в рельсах;
129
-	определение координат местоположе
дефекта в пути;	Ия
-	определение вида дефекта в соответствии
каталогом дефектов;	с
-	принятие мер для немедленного изъятия из
пути обнаруженных ОДР.
Расшифровка осуществляется непосредственно в
процессе контроля и по окончанию работы в
соответствии с инструкцией по расшифровке. При
обнаружении во время контроля пути мест
угрожающих безопасности движения поездов, старший
смены обязан, не дожидаясь конца расшифровки
обеспечить проведение натурного осмотра или
вторичного контроля. При обнаружении
остродефектного рельса, а также при невозможности
проведения натурного осмотра (вторичного контроля)
дать заявку на выдачу предупреждения. Порядок
выдачи заявок определяется Инструкцией по движению
поездов и маневровой работе на железных дорогах и
приказами начальника железной дороги. Окончательная
расшифровка результатов контроля производится по
окончанию контроля в два лица. При расшифровке
необходимо:
-	оценить качество записи, зафиксировать
уровни чувствительности по каналам, при которых
осуществлялся контроль;
-	выделить интересующий фрагмент записи;
-	установить оптимальный масштаб для
рассмотрения записи,
сопоставить запись предполагаемого
дефекта с моделями записи дефектов данного вида
других проездов;
-	произвести сравнение записи с записью
предыдущих проездов данного участка пути.
130
На основании проведенного анализа определить
сность выявленного дефекта. Произвести вторичный
°ойТроль. Классифицировать дефект и подать заявку
Уловленной формы для выдачи предупреждения на
ограничение движения.
13.1.	Расшифровка результатов УЗ контроля.
Критерием оценки опасности дефекта является
условная протяженность дефекта, способ определения
которой по записи сигналов от дефекта должен
указываться в техническом описании руководства по
эсплуатации.
Как отмечалось выше, запись сигналов на
развертке В, принятых наезжающими наклонными
резонаторами (акустическая ось резонатора направлена
в сторону движения мобильного средства),
осуществляется желтым или красным цветом. Запись
принятых сигналов отъезжающими наклонными
резонаторами (акустическая ось резонатора направлена
против движения мобильного средства) осуществляется
синим или зеленым цветом.
Запись сигналов, принятых прямыми
совмещенными или PC резонаторами в зоне донного
сигнала, осуществляется белым или оранжевым цветом;
запись сигналов в зоне головки и шейки рельса
осуществляется красным или сиреневым цветом.
13.1.1.	Канал 55°-х резонаторов.
Характерными признаками в записи дефектов 2
группы являются:
-	протяженность и местоположение линиий
записи;
-	угол наклона линий записи, который должен
совпадать с углом наклона линий записи стыка;
-	расстояние между равноудаленными точками
относительно начала линии регистрации в линиях
131
записи стыка и в линиях записи дефекта,
должно быть одинаковым.
к°тор0е
Эти признаки являются определяющими При
расшифровке результатов контроля в каналах 55°
резонаторов.
При расшифровке результатов контроля
необходимо также учитывать следующие факторы:
-	углы ввода, углы разворота и взаимное
расположение резонаторов;
Как отмечалось выше, запись результатов
контроля в каналах 55° резонаторов ведется по трем
условным зонам:
-	ближняя зона - зона рабочей грани при
развороте резонатора в сторону рабочей грани и зона
нерабочей грани при развороте резонатора в сторону
нерабочей грани;
-	средняя зона - зона поверхности катания
головки рельса;
-	дальняя зона - зона нерабочей грани при
развороте резонатора в сторону рабочей грани и зона
рабочей грани при развороте резонатора в сторону
нерабочей грани (рис. 13.1.1.1.)
Дальняя зона
Средняя зона
Ближняя зона
Рис. 13.1.1.1
132
записи сигналов от дефекта в канале 55°
Пример
ЗИ Осциллограммы сигналов
Пороговый уровень
--------*(s)
Дорожка записи Запись сигналов от дефекта.
Рис. 13.1.1.2
На рис. 13.1.1.2 приведен пример записи сигналов
от дефекта, расположенного в зоне рабочей грани
головки рельса. На рисунке изображены осциллограммы
отраженных от дефекта сигналов с установленным
пороговым уровнем и запись этих сигналов на развертке
В- Как видно из рисунка, зарегистрировались только те
сигналы, которые превысили пороговый уровень. Запись
Дефекта осуществлена в средней и ближней зоне, что
свидетельствует о том, что дефект находится в зоне
рабочей грани.
133
Резонаторами с углами ввода около 55° и ширине
диаграммы 7°-10° эффективно выявляются дефекту
второй группы, расположенные в зоне рабочей грани
запись сигналов от которых осуществляется в ближней
средней и дальней зоне (со стороны рабочей грани) рис’
13.1.1.3, и дефекты первой группы, запись сигналов от
которых осуществляется в средней зоне, рис. 13.1.1.4
рис.13. 1.1.5.
На рис. 13.1.1.3 приведена распечатка фрагмента
записи дефекта кода 21.2, обнаруженного автомотрисой
АМД 1. Оба резонатора развернуты в сторону рабочей
грани. Сигналы от дефекта записаны в нижней нитке на
дорожке записи 55° резонатора. Это классическая запись
дефекта кода 21, расположенного в зоне рабочей грани
головки рельса. Дефект уверенно прописался в ближней
и средней зонах наезжающим и отъезжающим
резонаторами. Ближняя и средняя зоны четко разделены
разрывами в линии записи. Запись дефекта в ближней и
средней зоне говорит о том, что он расположен в зоне
рабочей грани головки рельса. Запись дефекта двумя
резонаторами по двум зонам указывает на то, что дефект
имеет хорошую отражающую способность при
прозвучивании с одной и с другой стороны. Очевидно,
что дефект или достаточно объемный, или имеет выход
на боковую поверхность со стороны рабочей грани
головки рельса.
Пример записи сигналов от дефекта 2 групп
в зоне рабочей грани
...........w.......... Зона.нерабоч.грани
•	•	Средняя зона
V	* *	Зона рабочей грани
134
--..... ....  ............. ...................
Рис. 13.1.1.3
Сигналы от дефектов 1 группы регистрируются в
средней зоне дорожки записи, редко одиночной записью,
чаще или в виде сплошной шумовой дорожки, или в
виде многочисленных коротких наклоннных линий в
середине зоны записи.
Пример записи сигналов от дефекта 1 группы
Рис. 13.1.1.4
135
Р8? a g ?
Реальная запись дефекта 1 группы
Запись и реальный дефект вида 11.2
136
Реальный дефект вида 10.2
Рис. 13.1.1.5
Для резонаторов с углами ввода от 58° до 60°, а
также для резонаторов с углами ввода 54°-55° с
Расширенной диаграммой направленности при угле
разворота 36° выявление дефектов осуществляется и в
Дальней зоне, если длительность зоны контроля
Дозволяет выделять сигналы в дальней зоне.
Этими резонаторами эффективно выявляются:
-дефекты второй группы, расположенные в зоне
Рабочей
ближней
грани, сигналы от которых записываются в
и средней зоне;
137
-дефекты второй группы в зоне нерабочей грани
сигналы от которых записываются в средней и дальне'"
зоне (рис. 13.1.1.6);
-дефекты первой группы и кода ЗОГ, сигналы (ц.
которых записываются в средней и частично в ближней
зоне.
На рис. 13.1.1.6 приведена распечатка фрагмента
записи дефекта кода 21.2, обнаруженного автомотрисой
АМД 1. Сигналы от дефекта записаны в верхней нитке
на дорожке записи 55° резонатора. Запись дефекта
осуществлена наезжающим и отъезжающим
резонаторами в дальней зоне. Эта запись обладает
характерными признаками записи сигналов от дефекта
кода 21, расположенного в, зоне нерабочей рани.
Пример записи дефекта и реальные дефекты 2
группы в зоне нерабочей грани
Зона нерабоч, грани
Средняя зона
Зона рабочей грани
Запись дефекта 2 группы в зоне нерабочей грани
101.427,
1С1.423,
101.423,
101.430,
138
Реальные дефекты второй группы
Рис. 13.1.1.6
139
В каналах 55°-х резонаторов м0Гут
регистрироваться сигналы от дефектов кода ЗОГ. Црц
анализе записи сигналов от дефекта кода здр
необходимо сравнить угол наклона линий записи
дефекта и стыка, который должен быть одинаковым, и
расстояние между равноудаленными точками между
линиями записи дефекта и стыка. При двухсторонней
записи расстояние между равноудаленными точками в
линиях записи дефекта кода ЗОГ должно быть больше
чем расстояние между этими же точками в линиях
записи стыка.
Пример записи поверхностного дефекта
1 группы и дефекта кода ЗОГ
Рис.13.1.1.7
140
На рис. 13.1.1.7 приведена реальная распечатка
фрагмента записи дефекта кода ЗО.Г. Сигналы от
дефекта записаны в верхней нитке на дорожке записи
55°-го резонатора. Запись дефекта осуществлена
отъезжающим резонатором в ближней и средней зонах.
При более внимательном анализе записи дефекта видно,
qT0 в средней зоне линия записи дефекта имеет
горизонтальную составляющую. Это свидетельствует о
том, что дефект имеет значительный горизонтальный
участок, и вероятнее всего это дефект вида ЗОГ.
Для 55°-х резонаторов характерно выявление не
зачищенной сварки стыков, сигналы от которой
записываются в ближней зоне (рис. 13.1.1.8). Это легко
определить, так как местоположение записи на
диаграмме кратно длине свариваемых звеньев, считая от
ближнего конца плети. При единичной записи сварки
целесообразно это место взять на заметку и провести
вторичный контроль, так как незачищенный стык может
маскировать трещину в сварке.
Пример записи незачищенной сварки
Если запись сварных стыков повторяется
регулярно, то необходимо уменьшить усиление в этом
канале, контролируя чувствительность по записи
разъемных стыков. Стыки должны записываться
периодически по всем зонам записи.
141
Рис. 13.1.1.8
Резонаторами с углом ввода 55° выявляются
самые опасные дефекты кода 74, 79 (излом рельса)
На рис. 13.1.1.9 приведена распечатка фрагмента
записи дефекта кода 79.2, обнаруженного автомотрисой
АМД 1. Сигналы от дефекта записаны в верхней нитке
на дорожках записи 55° и 45° резонаторов
наезжающим и отъезжающим резонаторами и на
дорожке записи PC резонатора. Запись сигналов от
дефекта на дорожке записи 55° резонаторов аналогична
записи сигналов от стыка за исключением записи в
дальней зоне наезжающим резонатором. Угол наклона
линий записи дефекта совпадает с углом наклона линии
записи стыка. Расстояние между равноудаленными
точками линий записи дефекта и стыка одинаковое-
Наряду с записью сигналов от дефекта, излученных и
принятых наезжающим резонатором, на дорожке записи
в зоне наезжающего резонатора наблюдается запись
угол наклона линии которой совпадает с углом накл
142
jjjjjijih записи болтового отверстия в канале 45°
озонатора. Очевидно, это сигналы 45° резонатора,
Сраженные от дефекта и принятые 55° резонатором.
Рис. 13.1.1.9
На дорожке записи 45° резонаторов дефект
записан наезжающим и отъезжающим резонаторами в
ближней и дальней зоне соответственно, что
свидетельствует о протяженной вертикальной трещине
или изломе.
На дорожке записи PC резонатора в зоне дефекта
наблюдается значительный разрыв в линии записи
Донных сигналов и запись сигналов от отражателя,
Расположенного в центральной части шейки рельса на
Уровне болтовых отверстий. Это свидетельствует о том,
Чт° дефект имеет значительную протяженность в
143
горизонтальном направлении в середине шейки
на уровне болтовых отверстий.
Рельса
Все эти признаки указывают на то, ч-!о
произошел излом рельса по всему сечению.
13.1.1.1. Примеры характерной записи сигналов
от дефектов в канале 55°-х резонаторов.
Необходимо помнить, что в случае разворота
обоих резонаторов в одну сторону (в сторону рабочей
или нерабочей грани), запись сигналов обоих
резонаторов в ближней зоне будет свидетельствовать о
том, что отражатель находится в головке рельса со
стороны разворота резонаторов. В случае разворота
резонаторов один в рабочую, другой - в нерабочую
грань, запись в ближней зоне дорожки записи будет
свидетельствовать о том, что для резонатора,
развернуторго в сторону рабочей грани, отражатель
находится в зоне рабочей грани. Для резонатора,
развернутого в сторону нерабочей грани, отражатель
находится в зоне нерабочей грани.
1)	. Пример записи сигналов от дефекта в ближней
и средней зоне одним резонатором и записи сигналов от
дефекта в дальней зоне вторым резонатором (рис.
13.1.1.10(a)); запись сигналов от дефекта в дальней и
средней зоне одним резонатором и запись сигналов от
дефекта в ближней зоне вторым резонатором
(рис.13.1.1.10(6));
а
б
б
Рис. 13.1.1.10
144
2)	. Двухсторонняя запись сигналов от
ефекта в ближней передней зоне (рис. 13.1.1.11(a));
двухсторонняя запись сигналов от дефекта в
дальней и средней зоне (рис. 13.1.1.11 (б)).
а	б
Рис. 13.1.1.11
3)	. Запись сигналов от дефекта в ближней и
дальней зоне одним резонатором и запись сигналов от
дефекта в ближней или дальней зоне вторым
резонатором (рис. 13.1.1.12.)
Рис. 13.1.1.12
4)	. Односторонняя запись дефекта наезжающим
Или отъезжающим резонатором по всем трем зонам
записи (рис. 13.1.1.13)
145
а	б
Рис. 13.1.1.13
При обнаружении записи, представленной на
рисунках 13.1.1.10 - 13.1.1.13, необходимо произвести
сравнение и анализ записей сигналов УЗ и
магнитного методов и выделенных участков
предыдущих и текущего проездов. Начальник или
его заместитель обязан, не дожидаясь конца
расшифровки, подать заявку на выдачу
предупреждения.
5)	. Запись сигналов от дефекта в ближней и
средней зоне одним резонатором и запись сигналов от
дефекта в ближней зоне вторым резонатором (а); запись
сигналов от дефекта в дальней и средней зоне одним
резонатором и запись сигналов от дефекта в дальней
зоне вторым резонатором (б) (рис. 13.1.1.14).
а	б
Рис. 13.1.1.14
146
6)	. Записи сигналов от дефекта в ближней (а) зоне
й в дальней (б) зоне наезжающим и отъезжающим
резонатором (рис. 13.1.1.15).
б
а
Рис. 13.1.1.15
7)	. Односторонняя запись сигналов от дефекта в
ближней и средней зоне (а); односторонняя запись
сигналов от дефекта в средней и дальней зоне (б) (рис.
13.1.1.16).
а	б
Рис. 13.1.1.16
При обнаружении записи, представленной на
рисунках 13.1.1.14 - 13.1.1.16, необходимо произвести
сравнение и анализ записей сигналов УЗ и
магнитного методов и выделенных участков
предыдущих и текущего проездов . Начальник или
его заместитель обязан организовать проведение
вторичного контроля для уточнения степени
опасности дефекта.
147
8)	. Односторонняя запись сигналов от дефекта
ближней зоне (а) и в дальней зоне (6) (рис. 13.1.1.17)
а
б
Рис. 13.1.1.17.
9)	. Запись сигналов в средней зоне наезжающим и
отъезжающим резонатором (рис. 13.1.1.18).
а	б
Рис. 13.1.1.18.
При обнаружении записи, представленной на
рисунках 13.1.1.17 - 13.1.1.18, необходимо произвести
сравнение и анализ записей сигналов УЗ и
магнитного методов и выделенных участков
предыдущих и текущего проездов, выписать
координаты и выдать для дальнейшего наблюдения.
13.1.2.	Канал 45°-го резонатора.
Так как болтовое отверстие наезжающим и
отъезжающим резонаторами записывается в виде
“рюмки”, то дефекты кода 53.1 будут записываться
внутри этой рюмки у нижнего или верхнего края линий
записи болтового отверстия. Между линией записи
148
болтового отверстия и линией записи дефекта должен
наблюдаться просвет, который хорошо просматривается
дрИ увеличенном масштабе протяжки (рис. 13.1.2.2).
Пример записи сигналов от болтовых отверстий и
соединителей в канале 45°-го резонатора.
Зона подошвы рельса
Зона шейки рельса
юна головки рельса
Рис. 13.1.2.1
13.1.2.1.	Примеры записи сигналов от дефектов в
канале 45°-х резонаторов, развернутых в разные
стороны по оси рельса.
149
Направление движения
Если разбить болтовое отверстие на 4 сектора
и пронумеровать их, как указано на рисунке,
относительно направления движения, то
наезжающий резонатор будет выявлять дефекты
во втором и четвертом секторах, а отъезжающий -
в первом и третьем.
150
Рис. 13.1.2.2.
Реальная запись сигналов от дефектов вида 53.1
151
173.164. 173.166.
173.16?
Рис. 13.1.2.3
Особое внимание необходимо при расшифровке
разбитых болтовых отверстий. Разбитое болтовое
отверстие записывается практически прямой наклонной
линией по размеру несколько большей, чем линии
записи типовых болтовых отверстий. Неопытные
операторы иногда расшифровывают такую запись,
как дефект кода 53.1 (рис. 13.1.2.4).
Запись сигналов от разбитого болтового
отверстия
Разбитое болтовое отверстие
Рис. 13.1.2.4
152
Однако, наиболее опасно то, что запись разбитого
болтового отверстия маскирует запись дефекта
небольшого размера. Просвет между записью разбитого
болтового отверстия и записью дефекта очень
маленький и в минимальном масштабе просмотра эти
пинии практически сливаются. Поэтому запись разбитых
болтовых отверстий необходимо расшифровывать при
увеличенном масштабе просмотра.
Запись сигналов от дефекта кода 52.
Эти дефекты записываются одной или двумя
пересекающимися вертикальными наклонными
линиями, смещенными к первому болтовому отверстию,
одна из которых со стороны торца рельса, как правило,
больше другой. Записываются эти дефекты на дорожке
записи в промежутке между зоной записи болтовых
отверстий и началом зоны регистрации (рис. 13.1.2.5).
Запись сигналов от дефекта вида 52.
Рис. 13.1.2.5
При расшифровке особое внимание необходимо
обратить на случаи, когда отсутствует запись первых
вступлений от первых болтовых отверстий. Тогда запись
Дефекта кода 52.1 расшифровывается операторами, как
помеха или как нечеткая запись первого вступления от
153
первого болтового отверстия. Поэтому, если возникают
сомнения при расшифровке, необходимо обязательно
провести натурный осмотр, а в случае необходимости и
вторичный контроль подозрительного места рельса.
Запись сигналов от дефектов кода 55 и 56 .
При записи этих дефектов наиболее четко
прописывается начало и конец трещины. Если трещина
протяженная, то между записью начала и конца
трещины может просматриваться небольшая шумовая
дорожка (рис. 13.1.2.6).
Запись сигналов от дефекта кода 55
Запись сигналов от дефекта кода 56
Запись ударной помехи Сварной шов
Запись дефекта
Рис. 13.1.2.6
154
Развитие дефектов кода 55 очень часто
происходит в зоне маркировочных знаков от вмятин на
щенке и других механических повреждений. Запись
дефектов кода 56 часто сопровождается записью
ударной помехи в виде строго вертикальной линии в
зоне сварного стыка. Эти удары возникают при
прохождении блока преобразователей (колеса тележки)
по некачественно сваренному (плохо зачищенному)
стыку и могут провоцировать развитие трещины в
сварном стыке. Поэтому оператору нужно быть
особенно внимательным при расшифровке сигналов,
записанных в этих зонах.
Запись сигналов от коррозионных трещин в
подошве рельса, дефект кода 69.
При обеспечении достаточной чувствительности
и длительности зоны регистрации резонаторами с углом
ввода 45° могут выявляться дефекты кода 69 в виде
трещин от коррозии подошвы рельса, расположенных в
зоне продолжения шейки в подошву рельса.
Местоположение и форма записи дефекта соответствуют
записи стыка. Протяженная коррозия записывается в
ВДде шумовой дорожки в зоне подошвы рельса (рис.
13.1.2.7).
Запись сигналов от дефекта кода 69
155
Запись коррозии подошвы рельса
Рис. 13.1.2.7
Примеры записи сигналов от дефектов в канале
45°-х резонаторов, развернутых навстречу друг другу по
оси рельса.
Так как болтовое отверстие наезжающим и
отъезжающим резонаторами записывается в виде
перевернутой “рюмки”, то дефекты кода 53.1 будут
записываться с внешней стороны этой рюмки у нижнего
или верхнего края линий записи болтового отверстия.
Между линией записи болтового отверстия и линией
записи дефекта должен наблюдаться просвет, который
хорошо просматривается при увеличенном масштабе
протяжки (рис.13.1.2.8). В зоне подошвы рельса
регистрируются сигналы, отраженные от подошвы
рельса, которые прописываются прямой линией с
разрывами в записи в зоне болтовых отверстий.
Запись сигналов от дефектов кода 52; 55; 56 аналогичная
записи этих дефектов при развороте резонаторов в
противоположные строны, только расстояние между
началом линий записи поперечной трещины будет
меньше.
Чистый стык	запись дрнного сигнала
--------------- ( - - ----------------------
у. i дд.
156
Запись дефекта кода 53.1 в первом болтовом
отверстии.
Запись донного сигнала
Рис. 13.1.2.8.
При обнаружении записи, представленной на
рисунках 13.1.2.2, 13.1.2.5 — 13.1.2.8, необходимо
произвести сравнение и анализ записей выделенных
участков предыдущих и текущего проездов.
Начальник или его заместитель обязан организовать
проведение вторичного контроля для уточнения
степени опасности дефекта.
13.1.3.	Канал РС резонатора.
Раздельно-совмещенный	резонатор
устанавливается по оси рельса и предназначен для
контроля шейки рельса, головки и подошвы в
продолжение шейки рельса, а также для контроля
акустического контакта по наличию “донных”
отражений от подошвы рельса (рис. 13.1.3.1).
В канале ЭХО РС резонатором выявляются
протяженные горизонтальные продольные трещины в
головке рельса; трещины в местах сопряжения головки
рельса с шейкой; горизонтальные трещины в шейке;
трещины в шейке в месте сварного шва.
Канал РС резонатора может иметь два
Независимые канала контроля. Канал ЭХО, в котором
157
осуществляется контроль головки и шейки рельса
эхометоду и канал зеркально-теневого метода (ЗТМ)
по
в
котором регистрируются сигналы, отраженные От
подошвы рельса. Регулировка усиления в этих каналах
раздельная, поэтому чувствительность для каждого
канала устанавливается индивидуально.
Пример записи болтового соединения в Рс
канале.
Линия донных сигналов Запись болтовых отверстий.
Пример записи сигналов от дефекта кода ЗОГ
Линия запири донных сигналов
। г Зона подошвы рельса
Запись дефекта
Зона шейки рельса___
Зона головки рельса
158
Реальная запись сигналов от дефекта кода ЗОГ
Рис. 13.1.3.2
Пример записи сигналов от дефекта кода 55-56
Запись дефекта
Реальная запись сигналов от дефекта кода 55.2
Рис. 13.1.3.3
159
Так как дефекты вида 55 и 56 выявляются и в
каналах 45°-х резонаторов, то при расшифровке
результатов контроля необходимо проводить
сравнительный анализ записи в каналах 45°-х и Рс
резонаторов. Наличие записи дефекта в обоих каналах
позволяет более уверенно принимать решение о дефекте
и классифицировать его.
При обнаружении записи, представленной на
рисунках 13.1.3.2, 13.1.3.3 необходимо произвести
сравнение и анализ записей выделенных участков
предыдущих и текущего проездов . Начальник или
его заместитель обязан организовать проведение
вторичного контроля для уточнения степени
опасности дефекта.
13.1.4.	Канал 70° резонатора.
Пример записи сигналов в канале 70°-го
резонатора.
Запись сигналов 70°-м резонатором
Рис. 13.1.4.1
Резонатором с углом ввода 70° осуществляется
контроль средней части головки рельса. Этим
резонатором выявляются “зеркальные” трещины
усталостного характера, как правило, на концах звеньев
и в плети в местах просадки полотна и поперечные
160
грещины в виде темного и светлого пятен (дефекты
кОда 20.2, 21.2, кода 26.3 в сварном стыке),
развивающиеся под горизонтальными расслоениями
головки на расстоянии не более 50 мм от начала
расслоения, измеренного по оси рельса.
Запись сигналов 70°-го резонатора может
поизводиться на отдельной дорожке или на дорожке
записи 55°-х резонаторов. Наклон линии записи 70°-го
резонатора несколько больше, чем наклон линий записи
55°-х резонаторов. При большой чувствительности и
достаточной длительности зоны регистрации могут
прописываться болтовые отверстия. На дорожке записи
55°-х резонаторов сигналы от дефектов прописываются
в ближней и средней зоне.
Реальные записи сигналов от дефектов кода 21.2
«Л?	ЛЙЙЙЙ	iJsW
161
Рис. 13.1.4.2
На рис. 13.1.4.2 представлены фрагменты записи
дефекта кода 21.2 в накладках. На верхнем фрагменте
дефект зарегистрирован наезжающим 55°-м и 70°-м
резонаторами. На нижнем фрагменте дефект
зарегистрирован только 70° резонатором. Особых
затруднений при расшифровке записи в канале 70°-го
резонатора не возникает. Необходимо только помнить,
что наклон линии записи 70°-го резонатора больше, чем
наклон линий записи 55°-го резонатора, иначе запись
стыка 70°-м резонатором можно расшифровать, как
дефект в зоне стыка в канале 55°-го резонатора.
При обнаружении записи сигналов от дефекта,
представленной на рисунке 13.1.4.1 необходимо
проризвести сравнение и анализ записей выделенных
участков предыдущих и текущего проездов.
Начальник или его заместитель обязан, не дожидаясь
конца расшифровки, подать заявку на выдачу
предупреждения.
162
13.2	. Расшифровка результатов контроля
магнитным методом.
1	3.2.1. Виды выявляемых дефектов.
Магнитным методом должны выявляться :
поперечные трещины в головке рельса на глубине не
более 5-6мм в виде светлых и темных пятен (код 20.2 и
21.2), дефекты сварки (код 26.3) размером не менее 25%
от площади поперечного сечения головки и изломы из-за
них вследствие недостаточной контактно-усталостной
прочности металла;
поперечные трещины размером не менее 25% от
площади поперечного сечения головки рельса и изломы
из-за них в следствие боксования, юза, прохода колес с
ползунами или выбоинами, развивающимися с
поверхности катания (код 24,25);
- закалочные трещины в закаленном слое металла
головки при нарушении технологии закалки рельсов (код
27.2);
вертикальное расслоение головки рельса (код
30В.2);
продольные горизонтальные трещины на глубине
до 6мм (код 30Г.2)
поперечные изломы рельсов из-за шлаковых
включений и других дефектов структуры металла (код
70.2)
1	3.2.2. Порядок расшифровки и примеры
характерных записей осциллограмм сигналов.
Расшифровка дефектограмм ведется в следующей
последовательности:
-	в режиме визуального просмотра следует
отметить все сигналы анализируемого фрагмента
Дефектограммы, амплитуда которых превышает
163
амплитуду сигналов от накладок в четыре и более
раз;
-	последовательно рассматривая отмеченные
сигналы в увеличенном масштабе (в режиме «лупа»)
следует обратить внимание на:
-	начальное отклонение линии сигнала от
условной нулевой линии (отрицательное или
положительное);
-	симметрию, т. е. соотношение размеров
отрицательной и положительной амплитуд сигнала;
-	скорость нарастания переднего и заднего
фронтов сигнала;
-	ширину сигнала, т. е. расстояние между
началом и окончанием сигнала на уровне условной
нулевой линии.
Поперечным контактно-усталостным трещинам в
головке рельса (код 21) соответствуют несколько
разновидностей форм сигналов, которые характеризуют
степень развития дефекта. Отличительной особенностью
формы сигнала от такого дефекта является резко
выраженная отрицательная амплитуда сигнала
относительно нулевой линии, которая превышает
максимальную амплитуду положительного импульса в 4
-би более раз.
Значительное число сигналов от поверхностных
повреждений отличается от сигналов дефектов кода 21
только тем, что у них амплитуда левого положительного
выброса не намного больше, чем правого. Поскольку
такие сигналы встречаются достаточно часто, оператор
обычно не обращает на них внимания за исключением
тех, амплитуда которых во много раз превосходит
уровень фона (сигнала от подкладок).
164
Примеры записанных осциллограмм
сигналов в магнитном канале контроля.
Осциллограмма сигналов магнитного канала на
стыковом пути.
Рис. 13.2.2.1
Осциллограмма сигналов магнитного канала на стыковом
пути с изолированным стыком
Рис. 13.2.2.2
165
Осциллограмма сигналов магнитного канала на
бесстыковом пути
Осциллограмма сигналов магнитного канала на участке
с переездом
Рис. 13.2.2.4
166
Осциллограмма сигналов участка пути при проезде по
мосту
Рис. 13.2.2.6
167
Осциллограмма сигнала от дефекта.
Рис. 13.2.2.7
Воздействие колес подвижного состава при
боксовании вызывает образование на обеих рельсовых
нитях впадин на поверхности катания головки рельса.
При этом возможно образование выкрашиваний или
возникновение поперечной трещины.
168
Осциллограмма сигнала в увеличенном масштабе
записи участка с признаками боксовання и наличия дефекта
кода 14.2.
Рис. 13.2.2.8
Осциллограмма сигнала в увеличенном масштабе
записи участка с контактно-усталостной поперечной трещиной,
занимающей около 40% площади поперечного сечения головки
рельса.
Рис. 13.2.2.9
169
Осциллограмма сигнала в увеличенном масштабе записи
участка с дефектом кода 21.2 большого развития.
Рис. 13.2.2.10
В результате боксования или юза и прохода
колес с большими ползунами или выбоинами, в рельсах
могут возникать трещины (дефекты кода 24).
Осциллограмма сигнала в увеличенном и реальном масштабе
записи участка с поперечной трещиной в головке рельса,
возникшей в результате боксования или юза (код
24.2).
Рис. 13.2.2.11
170
Наличие
скоплений неметаллических
включений, вытянутых вдоль прокатки, на глубине
более 8 мм от поверхности катания может привести к
горизонтальному расслоению в головке рельса
(образованию дефектов кода ЗО.Г).
Осциллограмма сигнала в увеличенном масштабе
записи участка с продольной трещиной в головке рельса (код
ЗО.Г). При длине трещины более 30 см между положительным и
отрицательным импульсом наблюдается отрезок с
небольшими по амплитуде знакопеременными импульсами.
Рис. 13.2.2.12
171
Нарушение режима сварки, наличие
неметаллических включений приводит к образованию
трещин в сварных стыках (код 26).
Осциллограмма сигнала в увеличенном и реальном масштабе
записи участка с трещиной в сварном стыке головки рельса
(код 26).
Рис. 13.2.2.13
Сильно развитые трещины с выходом на
поверхность головки рельса, а также заходящие в шейку
рельса, записываются в виде сигналов, у которых левый
положительный выброс по амплитуде превышает
правый (явно выраженная вертикальная асимметрия).
При этом амплитуда положительного выброса сигнала
по абсолютной величине приблизительно равна
амплитуде отрицательного выброса. Амплитуда
сигналов от сильно-развитых поперечных трещин в°
много раз превышает амплитуду сигналов от подкладок.
172
I Наличие в головке рельса контактно-
усталостных трещин, трещин, возникших в результате
боксовин и юза, а также неметаллических включений
при резких перепадах температур может привести к
излому рельса.
Осциллограмма сигнала в увеличенном масштабе
записи участка с изломом рельса (код 26).
Рис. 13.2.2.14
173
13.3	. Оформление результатов расшифровки.
Результаты расшифрровки оформляются в виде
ведомости контроля для каждого обнаруженного
дефекта.
В ведомости контроля необходимо указать:
-	наименование и номер СВД (АМД);
-	дату проведения контроля и дату передачи
ведомости диспетчеру;
-	наименование проконтролированного участка;
-	скорость контроля;
-	Ф.И.О. оператора;
-	значения условной и поисковой
чувствительности по всем каналам;
-	примечания оператора;
-	подпись оператора и диспетчера, получившего
ведомость.
К ведомости контроля прикладывается копия
дефектограммы дефектного участка.
Ведомость контроля составляется в двух
экземплярах по каждому дефектному участкут. После
подписания один экземпляр передается диспетчеру, а
второй оставляется в архиве СВД (АМД).
При обнаружении остродефектного рельса
начальник смены выдает дорожному мастеру или
начальнику ЛНК уведомление на замену рельса. В
рабочий журнал заносятся также все
непроконтролированные при проезде участки пути с
указанием причин.
По окончании расшифровки и натурного осмотра
начальник мобильного средства направляет начальнику
ЛНК ведомость установленной формы, в которую также
заносятся данные о непроконтролированных участках
пути, которые должны быть проконтролированы с
применением съемных дефектоскопов, сведения о
174
дефектах, требующих наблюдения при последующих
Проходах средств дефектоскопии. Копии ведомостей
результатов проверки рельсов должны храниться в
течение полугода на вагоне (АМД).
14.	Проведение натурного осмотра и
вторичного контроля.
После расшифровки результатов контроля при
обнаружении подозрительных мест в
проконтролированном пути необходимо в обязательном
порядке провести натурный осмотр и вторичный
контроль этих участков пути. Ручной контроль
отдельных участков рельсов с использованием
портативных средств дефектоскопии выполняется на
основании технологической документации на НК.
В каждом конкретном случае порядок
проведения дополнительного осмотра устанавливает
начальник смены, проводившей контроль. Результаты
осмотра фиксируются в журнале результатов контроля
рельсов.
Перед проведением вторичного контроля
необходимо настроить чувствительность ручного
канала, откалибровать длительность развертки в
соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора.
Участок рельса, подлежащий контролю, (в пределах 1,0
м по обе стороны от дефектного места), очищают
шабером от отслаивающейся ржавчины, грязи и мазута и
протирают ветошью. Затем выполняют тщательный
визуальный осмотр с помощью зеркала, фонаря и лупы с
Целью выявления поверхностных дефектов,
повреждений и неровностей, которые могут
провоцировать развитие трещин. Очищенную
175
поверхность смачивают контактной жидкостью (водой
маслом, раствором спирта).
14.1.	Канал PC резонатора.
Установить ручной PC преобразователь на
очищенную поверхность по оси шейки рельса
Перемещая преобоазователь по оси вдоль рельса, найти
место, где в зоне строба эхо появляется сигнал или где в
зоне строба донного сигнал пропадает. Оценку
дефектности рельса поизводить следующим образом:
-	если в зоне строба донного отражения имеются
хаотичные сигналы небольшой амплитуды,
изменяющиеся при перемещении преобразователя - это
признак коррозионного повреждения подошвы рельса;
-	если донное отражение ниже порогового
уровня, а в зоне эхо наблюдаются эхосигналы, то
необходимо определить коэффициент выявляемости
дефекта и его глубину залегания:
а)	при глубине залегания дефекта более 10 мм и
менее 30 мм — дефект кода ЗО.Г. 1,2;
б)	при глубине залегания дефекта в пределах 30-
45 мм - дефект кода 52.1,2;
в)	при глубине залегания более 45 мм - дефекты
кода 55.1,2 или 56.3 (в зоне сварного стыка);
-	если донное отражение ниже порогового
уровня, а в зона эхо отсутствуют сигналы, то это может
свидетельствовать о наличии дефектов кода ЗО.В или 50.
В этом случае необходимо осмотреть рельс. Если в зоне
дефекта уширена головка рельса, то это дефект кода
ЗО.В. Если в зоне дефекта уширена шейка рельса, то это
дефект кода 50. Эти дефекты могут выявляться при
прозвучивании головки или шейки рельса сбоку.
14.2.	Канал (70°-55°) резонаторов.
Установить ручной преобразователь (7О°-55°) на
очищенную поверхность таким образом, чтобы
176
(гическая ось преобразователя была направлена на
полагаемый дефект. Поиск дефекта ведут путем
ратно	-	поступательного	перемещения
бразователя вдоль контролируемой зоны,
рачивая его на угол 5-35°.	Перемещение
бразователя должно осуществляться с шагом 2-3
а скорость перемещения не превышала бы 100 мм/с.
[ эхосигнал не обнаруживается или имеет малую
гитуду, то следует прозвучить головку с нерабочей
и, а затем с нижней полки головки. При наличии на
ркране индикатора максимальной амплитуды
эхосигнала, определить координаты и коэффициент
выявляемое™ дефекта. Если индикация дефекта
сохраняется при направлении акустической оси
преобразователя вдоль рельса (с поверхности катания
или с боковой грани головки), измеренные условная
протяженность 8-12 мм, а условная высота менее 5 мм, -
это зарождающийся дефект кода 21.1,2. Если условная
протяженность дефекта более 12 мм, условная высота
более 5 мм, индикация сигнала сохраняется при
перемещении преобразователя поперек рельса - это
развитый дефект второй группы. Если условная
протяженность дефекта более 15 мм, условная высота
незначительная, то это дефекты кода ЗО.Г или 11.
Дополнительным признаком выявления дефекта ЗО.Г
или 21 на фоне индикации дефекта 11 является
сохранение индикации эхосигнала при уменьшении
усиления канала.
14.3.	Канал 45°-го резонатора.
Установить ручной преобразователь (45°) на
очищенную поверхность таким образом, чтобы
акустическая ось преобразователя была направлена по
оси рельса на предполагаемый дефект. Перемещая
преобразователь по поверхности катания головки рельса
177
выявить дефект. При наличии на экране индикатора
максимальной амплитуды эхо-сигнала определить
координаты и коэффициент выявляемое™ дефекта. Если
глубина залегания дефекта равна примерно высоте
рельса, то это дефект кода 69. Если измеренная глубина
дефекта меньше высоты рельса, то это дефект 5 группы
Эти дефекты, как правило, имеют значительную
условную протяженность. Контроль болтового
отверстия на выявление дефекта кода 53.1 осуществлять
с двух сторон. Особенностью выявления дефекта кода
53.1 является наличие на экране индикатора двойного
отражения одновременно от болтового отверстия и от
трещины в болтовом отверстии (расстояние между
импульсами 4-15 мкс). Определить в верхней или
нижней части болтового отверстия находится дефект.
15.	Выбор задержки и длительности зоны
регистрации сигналов
15.1.	Канал 55°-х резонаторов.
Резонаторы с углом ввода 55° практически не
выявляют дефекты в головке рельса прямым лучем.
Задержка начала регистрации сигналов относительно
зондирующих импульсов в каналах 55° резонаторов
определяется задержкой в призме и длительностью
(временем) прямого хода луча в головке рельса.
Задержка в призме составляет примерно 3-7 мкс, а
время прямого хода луча около 35 мкс. Задержка
регистрации сигналов выбирается меньше суммарного
времени задержки распространения в призме и прямого
хода луча и должна составлять 25-35 мкс.
Длительность зоны регистрации сигналов в
канале 55° резонатора определяется временем,
необходимым для озвучивания головки рельса с
178
рабочей и нерабочей грани и должна составлять 130-150
1кс-
15.2.	Канал 45° резонаторов.
Резонаторы с углом ввода 45° выявляют дефекты
а основном прямым лучем. Задержка зоны регистрации
определялась преимущественно шумовыми
характеристиками резонаторов и реверберационными
шумами в ближней зоне и составляла, как и для 55°
резонаторов, 30-35 мкс. В настоящее время наблюдается
тенденция к значительному уменьшению задержки зоны
регистрации до 10-15 мкс. Это позволяет в некоторых
случаях этими резонаторами выявлять дефекты кода
ЗОГ, расположенные глубже 20 мм. Таким образом, для
резонаторов с небольшим уровнем шума вполне
реально устанавливать в каналах 45° резонаторов
задержку зоны регистрации сигналов 10 -20 мкс.
Г Длительность зоны регистрации устанавливается
из расчета прозвучивания рельса по высоте. Для рельса
типа Р65 суммарная длительность задержки зоны
регистрации и зоны регистрации должна составлять не
менее 180 мкс. При длительности задержки зоны
регистрации 20 мкс, зона регистрации должна
составлять не менее 160 мкс.
15.3.	Канал 70° резонатора.
Резонаторы с углом ввода 70° выявляют дефекты
прямым лучем. Задержка зоны регистрации
определяется преимущественно шумовыми
характеристиками резонаторов и реверберационными
шумами в ближней зоне. Задержка зоны регистрации
Для данного типа резонаторов с учетом задержки в
призме должна составлять 10-15 мкс.
Длительность зоны регистрации 70° резонатора
определяется временем прямого хода луча в головке
рельса. Для рельсов типа Р65 это время составляет
179
около 75 мкс. С учетом задержки зоны регистрации h
пределах 10-15 мкс длительность зоны регистрации
должна быть 70-80 мкс.
15.4.	Канал PC резонатора.
Задержка зоны регистрации в PC канале зависит
от задержки в призме и длительности наводки
зондирующего импульса на приемную пластину
резонатора. Так как длительность наводки
зондирующего имрульса сравнительно невелика, то
задержка зоны регистрации определяется временем
задержки распространения УЗК в призме и в
зависимости от технологии изготовления составляет 3-5
мкс.
Длительность зоны регистрации для PC
резонатора без учета задержки в призме для рельсов Р65
составляет около 60 мкс. В некоторых
дефектоскопических комплексах вся зона регистрации
PC резонатора разбивается на три подзоны. Зона
головки рельса, зона шейки рельса и зона подошвы
рельса (зона донного импульса). Зона головки рельса
составляет 13-15мкс, зона шейки рельса определяется
высотой шейки рельса Р50 и составляет 33-35 мкс. Зона
регистрации донного определяется возможным
изменением высоты рельса и для рельсов Р50, Р65
составляет 15 мкс. Исходя из выше изложенного, можно
выбрать необходимые зоны регистрации для PC
резонатора для решения конкретной задачи.
180
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Основные термины и определения
неразрушающий контроль - контроль качества
Продукции, который должен не нарушать ее
Пригодность к использованию по назначению;
вид неразрушающего контроля — условная
группировка методов неразрушающего контроля,
объединенная общностью физических принципов, на
которых они основаны;
инспекционный контроль - контроль,
осуществляемый специально уполномоченными лицами
с целью проверки эффективности ранее выполненого
контроля;
контролепригодность - свойство объекта,
характеризующее его пригодность к проведеню
диагностирования (контроля) заданными средствами
диагностирования (контроля);
акустический неразрушающий контроль - вид
неразрушающего контроля, основанный на регистрации
параметров упругих волн, возбуждаемых (или
возникающих) в контролируемом объекте;
зеркально-теневой акустический метод
неразрушающего контроля - акустический метод
прохождения, овнованный на анализе акустических
импульсов после двукратного или многократного их
прохождения через объект контроля и регистрации
Дефектов по обусловленному ими изменению
амплитуды сигнала (донного), отраженного от донной
поверхности;
эхоимпульсный акустический метод
неразрушающего контроля - акустический метод
отражения, основанный на анализе параметров
181
акустических импульсов, отраженных от дефектов и
поверхностей объекта контроля;
средство контроля - техническое устройство ц
дефектоскопические материалы, используемые при
проведении неразрушающего контроля объектов;
достоверность контроля - степень объективного
соответствия результатов контроля действительному
техническому состоянию объекта;
Государственный стандартный образец
стандартный образец, признанный национальным
органом	по стандартизации,	метрологии и
сертификации, применяемый во всех областях
народного	хозяйства страны,	включая сферы
распространения государственного метрологического
контроля и надзора;
Отраслевой стандартный образец - стандартный
образец, утвержденный органом, наделенным
соответствующими полномочиями от Государственного
органа управления, применяемый на предприятиях и в
организациях отрасли;
зона контроля - часть объекта контроля или
стандартного образца, в пределах которой
контролируемый параметр может быть определен с
заданной степенью достоверности;
пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП) -
устройство, предназначенное для преобразования
электрического (акустического) сигнала в акустический
(электрический), основанное на использовании
пьезоэлектрического эффекта;
резонатор пьезоэлектрический - конструктивный
узел преобразователя, содержащий активные и
пассивные элементы и используемый в качестве
излучателя и/или приемника упругих колебаний и волн;
182
1
блок преобразователей - устройство,
объединяющее несколько резонаторов и содержащее
элементы коммутации, подвода контактирующей
жидкости и устройства крепления;
точка выхода луча резонатора - точка
пересечения акустической оси резонатора с его рабочей
поверхностью;
угол ввода луча - угол между нормалью к
поверхности, на которой установлен резонатор, и
линией, соединяющей центр цилиндрического
отражателя с точкой выхода при максимальной
амплитуде эхосигнала от отражателя;
условная чувствительность - чувствительность
характеризуемая размерами и глубиной залегания
выявляемых искуственных отражателей, выполненных в
образце из материала с определенными акустическими
свойствами;
мертвая зона — неконтролируемая зона,
прилегающая к поверхности ввода;
поверхность ввода - поверхность объекта
контроля, через которую вводятся упругие колебания;
условный размер дефекта - максимальный
размер зоны индикации дефекта;
зона индикации дефекта - зона на поверхности
ввода, в которой значение величины информативного
параметра сигнала выходит за пределы, установленные
для бездефектных участков объекта контроля;
условная протяженность дефекта -
максимальный размер зоны индикации дефекта в
направлении перемещения резонатора; измеряют в
миллиметрах по длине зоны между крайними
положениями резонатора, перемещаемого вдоль оси
рельса;
183
развертка типа А (Л - скан) - форма
представления сигналов в прямоугольных координатах
при которой амплитуда исследуемого сигнала
представляется отклонением по вертикали, а время от
начала цикла - отклонением по горизонтали;
развертка типа В (В — скан) - форма
представления результатов ультразвукового контроля в
виде поперечного сечения объекта контроля,
перпендикулярного поверхности ввода и параллельного
направлению прозвучивания. При этом время
распространения УЗ колебаний представляется
отклонением по вертикали, а по горизонтаои
откладывается путь, пройденный преобразователем.
Обозначения и сокращения.
НК - неразрушающий контроль;
СО - стандартный образец;
ПЭП - пьезоэлектрический преобразователь;
РП — резонатор пьезоэлектрический;
ЗТМ — зеркально-теневой метод;
АМД - автомотриса дефектоскопная;
СПС - станция путеобследовательская;
УЗВД - ультразвуковой вагон-дефектоскоп:
СВД - совмещенный вагон дефектоскоп;
ДЛД - дорожная лаборатория дефектоскопии;
УКН - участок рельса контроленепригодный;
а - угол ввода ультразвуковых колебаний в
металл (угол ввода луча);
Ку - условная чувствительность;
М - мертвая зона;
AL - условная протяженность выявляемого
дефекта.
184
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Предлагаемый алгоритм обработки сигналов
при УЗ контроле мобильными средствами
дефектоскопии.
На дефектограмме, кроме сигналов от так
называемых “типовых отражателей” (стыковых зазоров,
болтовых отверстий в шейке), фиксируются полезные
сигналы, несущие информацию о наличии дефектов, и
мешающие сигналы от различных отражателей, не
являющиеся опасными дефектами, а также сигналы
акустических и электрических помех. Ложные сигналы
помех возникают в результате несовершенства
следящей системы, плохого состояния пути и
изношенности поверхности рельса, неоднородности
структуры металла (шумяшие рельсы). Запись
мешающих сигналов значительно усложняет
расшифровку результатов контроля и может привести к
пропуску опасных дефектов.
Обычно контроль рельсов ведется с
чувствительностью поиска (регистрации). А при
расшифровке либо уменьшают эту чувствительность до
браковочной, оговоренной существующими
инструкциями, либо изменяют порог селекции. Однако,
практика ультразвуковой дефектоскопии показывает,
что, как правило, ложные отражения и электрические
помехи по амплитуде превосходят сигналы от дефекта.
Поэтому, пытаясь изменением порога регистрации
очистить дефектограмму, зачастую очищают ее и от
сигналов, несущих информацио о дефекте.
Анализ основных параметров сигналов,
характеризующих дефект, и систем их регистрации
показал, что наиболее эффективными способами
185
обработки являются определение минимальной
условной протяженности отражателя и (или) условной
высоты, а также приращения времени прихода
эхосигнлов в последующих периодах.
Минимальная условная пртяженность дефекта
который необходимо выявить, определяется
количеством синхронных отраженных от дефекта
импульсов (К) в пачке из N возможных. Зависимость
между ними определяется известным выражением для
“серийного” критерия К= 1,5л/ N.
При перемещении искательной системы время
распространения УЗ колебаний до отражателя и обратно
для наклонного наезжающего роезонатора будет
уменьшаться, а для отъезжающего резонатора -
увеличиваться. Регистрируются эти сигналы на
развертке В в виде наклонных линий, наклон которых
для однотипных отражателей зависит тоько от угла
ввода преобразователя. Если излучение УЗ колебаний в
рельс (или их запоминание и регистрация)
осуществляется через равные отрезки пройденного пути
1, то время распространения до отражателя и обратно с
каждой последующей посылкой для наезжающего
резонатора будет уменьшаться, а для отъезжающего
резонатора - увеличиваться на однуи ту же величину t.
Для рассматриваемого способа излучения величина t
зависит от скорости распространения сдвиговой волны в
стали, дискретности излучения по длине рельса 1 (или
дискретности съема и запоминания информации) и от
угла ввода резонатора и определяется из выражения:
А1
At =--------- ;	(1)
CTsin а
Где Ст - скорость распространения сдвиговой
волны в стали.
186
Так как дискретность излучения УЗ колебаний но
длине рельса и углы ввода резонаторов в применяемой
схеме прозвучивания для каждого конкретного
аппаратно - программного комплекса величины
постоянные, то величина t также постоянная и не
зависит от скорости перемещения искательной системы.
Эта закономерности совместно с “серийным”
критерием используется для обработки результатов
контроля применительно к наклонным резонаторам.
Задается значение N (исходя из принятой минимальной
условной протяженности дефекта), по которому
определяется значение К. Затем анализируется
количество принятых синхронных сигналов К из N
возможных и время распространения УЗ колебаний в
каждом такте излучения. Наличие сигналов в том или
ином временном интервале, удовлетворяющих
заданным условиям, характеризует наличие дефекта
определенного вида. В обработанной записи видны
только отдельные места, на которые стоит обратить
внимание, а мешающие сигналы отсеиваются. Это
существенно облегчает расшифровку дефектограммы и
повышает достоверность выявления дефектов.
Рассматриваемый алгоритм автоматизированной
обработки иформации, получаемой в процессе УЗ
контроля рельсов, предлагается как один из возможных
вариантов, который в дальнейшем может дополняться и
усовершенствоваться.
1.	Канальная обработка сигналов.
1.1 Для резонаторов с углом ввода 55°,
развернутых в сторону рабочей грани
1.1.1.	Выполнение требования по К из N.
1.1.2.	Выполнение требования по приращению.
187
1.1.3.	Зоны регистрации дефектов дЛя
наезжающего и отъезжающего резонатора.
1.1.3.1.	В диапазоне от 30 до 80 мкс при
двухсторонней записи - 21.2 (26.3) в зоне раб. грани
1.1.3.2..	В диапазоне от 30 до 80 мкс при
односторонней записи - ЗО.Г- 2 (21.2 в зоне раб. грани)
1.1.3.3.	В диапазоне от 80 до 130 мкс - дефекты
первогруппы (уповерхности катания)
1.1.3.4.	В диапазоне от 130 до 180 мкс - 21.2 в
зоне нерабочей грани
1.1.3.5.	В диапазоне от 30 до 130 мкс для
наезжающего и отъезжающего резонатора - 21.2 в зоне
рабочей грани
1.1.3.6.	В диапазоне от 80 до 180 мкс
для наезжающего и отъезжающего резонатора 21.2 в
зоне нерабочей грани
1.1.3.7.	В диапазоне от 30 до 180 мкс
для наезжающего и отъезжающего резонатора - 7
группа (излом рельса)
1.2.	Для резонаторов, развернутых наезжающий
сторону рабочей, отъезжающий - в сторону нерабочей
грани.
1.2.1.	Выполнение требования по К из N.
1.2.2.	Выполнение требования по приращению.
1.2.3.	Зоны регистрации дефектов.
1.2.3.1.1. В диапазоне от 30 до 80 мкс для
наезжающего резонатора и в диапазоне от 130 до 180 мм
для отъезжающего резонатора при двухсторонней записи
- 21.2 (26.3) в зоне рабочей грани
1.2.3.2.	В диапазоне от 30 до 80 мкс для
наезжающего резонатора и в диапазоне от 130 до 180 мкс
для отъезжающего резонатора при односторонней записи
- ЗО.Г- 2 (21.2 в зоне рабочей грани)
188
1.2.3.3.	В диапазоне от 80 до 130 мкс для обоих
резонаторов (у поверхности катания) - дефекты первой
группы
1.2.3.4.	В диапазоне от 130 до 180 мкс для
наезжающего резонатора и в диапазоне от 30 до 80 мкс
для отъезжающего резонатора - 21.2 в зоне нерабочей
грани
1.2.3.5.	В диапазоне от 30 до 130 мкс для
наезжающего и в диапазоне от 80 до 180 мкс для
отъезжающего резонатора - 21.2 в зоне рабочей грани
1.2.3.6.	В диапазоне от 30 до 130 мкс для
отъезжающего и в диапазоне от 80 до 180 мкс для
наезжающего резонатора - 21.2 в зоне нерабочей грани.
1.2.3.7.	В диапазоне от 30 до 180 мкс для
наезжающего и отъезжающего резонатора -7 группа
(излом рельса)
1.3.	Канал 45°-го резонатора.
Для резонаторов, акустические оси которых
развернуты в разные стороны.
1.3.1.	Зоны регистрации дефектов для
наезжающего и отъезжающего резонатора.
1.3.1.1.	В диапазоне от 20 до 55 мкс приращение
и/или, К из N - ЗО.Г-1,2
1.3.1.2.	В диапазоне от 35 до 70 мкс приращение
и/или К из N - 52.1,2
1.3.1.3.	В диапазоне от 45 до 120 мкс
припащение и/или К из N, кроме болтовых отверстий —
5 группа
1.3.1.4.	В диапазоне от 80 до 120 мксК из N и
приращение при наличии двух импульсов в одном такте
излучения - 53.1
1.3.1.5.	В диапазоне от 120 до180 мкс К из N и
приращение - 69
189
1.4.	Канал 70°-го резонатора
1.4.1.	Зона регистрации дефекта
1.4.1.1.	В диапазоне от 10 до 90 мкс (от 1
подзоны до 18) К из N и приращение - 21.1,2
1.5.	Канал РС резонатора.
1.5.1.	Выполнение требования К из N.
1.5.2.	Зоны регистрации дефекта
1.5.2.1.	В диапазоне от 5 до 14 мкс - ЗО.Г-1,2
1.5.2.2.	В диапазоне от 14 до 23 мкс - 52.1,2
1.5.2.3.	В диапазоне от 23 до 56 мкс - 55.1,2 (вне
зоны болтовых отверстий).
4.2.4.	В диапазоне от 50 до 71 мкс - донный.
2.	Межканальная обработка сигналов.
Обработку начинать от первой пачки сигналов с
выполнением требований по приращению и/или
серийному критерию К из N в интервале одного метра.
2.1.	Головка рельса
2.1.1.	Ближняя зона
2.1.1.1.	В канале 55°-го резонатора
запись в диапазоне от 30 до 80 мкс для
наезжающего и в диапазоне от 130 до
180 мкс для отъезжающего резонатора
с выполнением требований по приращению
и К из N при двухсторонней записи
В канале 45°-го резонатора запись
в диапазоне от 20 до 55 мкс с выполнением
требований по приращению и/или К из N.
21.1,2 в
зоне раб.
грани
2.1.1.2.	В канале 55°-го резонатора
запись в диапазоне от 30 до 80 мкс для
наезжающего резонатора и в диапазоне от
130 до 180 мкс для отъезжающего
190
резонатора с выполнением требований
по К из N при односторонней записи
В канале 45°-го резонатора запись
в диапазоне от 20 до 55 мкс с выполнением
I требований по К из N.
В канале РС резонатора запись эхо
в диапазоне от 5 до 14 мкс с выполнением
I требований по К из N и/или
разрыв в записи донного на протяжении
Д1 > N/2
2.1.1.3.	В канале 45°-го резонатора
запись в диапазоне от 35 до 70 мкс с вы-
полнением требований по приращению
и/или К из N.
В канале РС резонатора запись эхо
в диапазоне от 14 до 23 мкс с выполнением
требований по К из N и/или разрыв в записи
донного на протяжении Л1 > N/2
2.1.2.	Средняя зона
2.1.2.1.	В канале 55°-го резонатора
запись в диапазоне от 80 до 130 мкс с
выполнением требований по приращению
и/или К из N.
В канале 45°-го резонатора запись в
диапазоне от 20 до 55 мкс с выполнением
требований по приращению и К из N.
В канале РС резонатора запись эхо
в диапазоне от 5 до 14 мкс с выполнением
требований по К из N и/или разрыв в записи
донного на протяжении Л1 > N/2
ЗО.Г-1,2
52.1,2
30.Г 1,2
191
2.1.3.	Дальняя зона
2.1.3.1.	В канале 55°-го резонатора
запись в диапазоне от 135 до 180 мкс для
наезжающего резонатора и в диапазоне
от 30 до 80 мкс для отъезжающего
резонатора с выполнением требований
по приращению и К из N при двухсторонней
записи
В канале 45°-го резонатора запись
в диапазоне от 35 до 55 мкс с выполнением
требований по приращению и/или К из N.
В канале 55°-го резонатора
в диапазоне от 30 до 130 мкс
для наезжающего резонатора и в диапазоне
от 80 до 180 мкс для отъезжающего
резонатора с выполнением требований по
приращению и К из N при односторонней
записи.
В канале 45°-го резонатора запись в
зоне от 35 до 45 мкс с выполнением
требований по приращению и/или К из N.
В канале PC резонатора запись эхо
в диапазоне от 5 до 23 мкс с выполнением
требований по К из N и/илиразрыв в записи
донного на протяжении Д1 > N/2
2.2.	Шейка рельса
2.2.1.	В канале 45°-го резонатор
запись сигнала в диапазоне от 45 до
120 мкс с выполнением требований по
приращению и/или К из N, вне болтовых
отверстий.
В канале PC резонатора запись эхо,
21.2 в
зоне
не раб.
грани
21.2,
(ЗО.Г-1,2)
192
в диапазоне от 23 до 56 мкс, с выпол -
рением требований по К из N (вн
55.2
болтовых отверстий) и разрыв в
записи донного на протяжении Д1 > N/2.
3.	Распознавание образа стыка.
3.1.	Обработку начинать от начала первой пачки,
удовлетворяющей требованию по приращению и/или К
изИ на протяжении 1 метра.
3.2.	Канал 55°-го резонатора.
Наличие записи сигналов, удовлетворяющих
требованию п. 1 в любой из 3 зон для наезжающего
и/или отъезжающего резонатора.
3.3.	Канал 45°-го резонатора.
Наличие записи сигналов, удовлетворяющих
требованию п. 1 в 3 зоне для наезжающего и
11 отъезжающего резонатора.
3.4.	Канал PC резонатора.
Наличие записи сигналов, удовлетворяющих
| требованию п. 1 по К из N в 3 зоне.
Наличие разрывов в записи донных сигналов в
проекции записи болтовых отверстий.
3.5.	Наличие записи стыка в магнитном канале.
4.	Отстройка от помех в канале 55°-го
резонатора.
При оптимальной настройке на рабочую
чувствительность и качественной регулировке следящей
и искательной систем шумы в каналах 45°-х и PC
резонаторов отсутствувют или имеют незначительный
уровень. Основными "‘шумящими" каналами являются
каналы 55°-х резонаторов. Резонаторы с углом ввода 55°
193
более чувствительны к различию структуры металла, к
поверхностным микротрещинам, плохому состоянию
поверхности катания головки рельса и др. Так как в
большинстве схем прозвучивания 55°-й резонатор
расположен первым по ходу движения подвижной
единицы, то добавляются еще реверберационные шумы,
возникающие в контактном слое между донышком
блока преобразователей и рабочей поверхностью
головки рельса. Как правило, эти шумы охватывают
ближнюю зону, что затрудняет расшифровку
результатов в зоне головки рельса со стороны разворота
резонаторов.
Предлагается алгоритм обработки шумов в
ближней зоне в каналах 55°-х резонаторов, который
может быть применим и для других каналов кошроля.
4.1.	Обработка информации в первых N подзонах
(80 мкс) по условию К из N. Если количество
зарегистрированных сигналов в одном такте излучения
- приема п >К, то все сигналы в этой посылке не
регистрируются.
4.2.	Обработка информации в режиме
«скользящее окно» по условию К из N. Если количество
принятых сигналов в N последовательных посылках m >
К, то сигналы в этой пачке не регистрируется.
Запись сигналов до обработки.
Рис. 1
194
Запись сигналов после обработки по подзонам
(по вертикали)
Запись сигналов после обработки по подзонам
(по вертикали) и по количеству посылок (по
Запись сигналов после обработки по приращению
и серийному критерию К из N
(5 из 8) для наезжающего резонатора.
Рис.4
195
Так как обработка производилась ддя
наезжающего резонатора, то, как видно из рис. 4, на
диаграмме остались условные линии, наклон которых
совпадает с наклоном линий записи для наезжающего
резонатора.
Распространение УЗ колебаний в головке рельса для
резонатора с углом ввода 55° и углом разворота 34° .
РСзгм	30
РСэхо	30
45N	30
45Q	30
55N	40
55Q	40
70	26
Запись шумящего рельса
197
Запись стрелочного перевода
Запись стыка
198
Реальная запись звена без программной обработки
Ь?.,. «ПмЯМПг.
^^|tpA^vv4>vvvv,vnr\rzvvnrv“vV^^^vv^
W*W*	»\т« . -.|»  Нмг>*Ю i»4m *	*	EZ
Реальная запись звена с программной обработкой по
предложенному в данной книге алгоритму.
199
Экран монитора аппаратного комплекса РДМ5 С с
результатами программной обработки по
установленным критериям в ультразвуковых каналах
контроля.
В верхней таблице представлены результаты
обработки по выбранному каналу, в нижней таблице -
результаты обработки по всем, установленным каналам
контроля.
Дефекты кода 21, приведшие к излому рельса.
200
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение	3
1.	Организация и порядок
проведения неразрушающего
контроля рельсов пути.	4
1.1.	Порядок контроля рельсов
пути мобильными средствами дефектоскопии. 4
1.2.	Организация работы вагонов-
дефектоскопов и автомотрис-дефектоскопных. 6
2.	Виды и методы НК рельсов
пути и виды дефектов, подлежащих
дефектоскопии.	7
2.1.	Контроль головки рельса.	8
2.2.	Контроль шейки рельса.	8
2.3.	Дефекты в зоне болтового стыка.	8
2.4.	Дефекты вне болтового стыка.	9
3.	Аппаратура.	11
3.1.	Общие требования к средствам НК. 11
3.2.	Обязательные технические
параметры средств НК.	12
4.	Подготовка и проведение
неразрушающего контроля мобильными
средствами дефектоскопии.	14
4.1.	Подготовка мобильного
средства к контролю.	14
4.1.1.	Проверка и регулировка
оборудования для ультразвукового контроля. 15
4.1.2.	Проверка оборудования
Для магнитного контроля.	18
4.1.3.	Подготовка к работе и
настройка электронного оборудования.	19
4.2.	Проведение контроля.	23
4.2.1.	Настройка ультразвуковых
201
каналов на поисковый уровень
чувствительности.	23
5.	. Основные этапы обработки
информации. Характеристика моделей
и реальных дефектов.	34
5.1.	Основные этапы обработки
информации.	34
5.2.	Характеристика моделей дефектов. 35
5.2.1.	Эффективная поверхность
вторичного излучения.	35
5.2.2.	Эффективная поверхность
произвольного сосредоточенного вторичного
излучателя.	36
5.2.3.	Вторичное излучение
группового излучателя.	37
5.2.4.	Вторичное излучение при
различных соотношениях размеров
отражателя и	39
5.2.5.	Обратное вторичное излучение
выпуклых поверхностей двойной кривизны.	41
5.2.6.	Вторичное излучение
плоских поверхностей.	44
5.3.	Характеристика реальных дефектов. 45
5.4.	Условные размеры дефектов.	47
5.4.1.	Условная протяженность дефекта. 47
6.	Основные типы, характеристики и
конструктивные особенности резонато
мобильными средствами дефектоскопии. 50
6.1.	Типы и характеристики
резонаторов.	50
6.1.1.	Контроль головки рельса.	50
6.1.2.	Контроль шейки и продолжения шейки в
подошву и головку рельса.	59
7.	Конструктивные особенности
202
и влияние параметров резонаторов
на результаты контроля.	62
7.1.	Контроль головки рельса.	62
7.2.	Контроль шейки рельса	65
8.	Влияние состояния пути на контроль
и достоверность расшифровки результатов
контроля.	67
8.1.	Влияние изменения высоты
головки рельса.	69
8.2.	Влияние бокового износа головки
рельса.	71
9.	Формирование развертки типа В при
ультразвуковом контроле рельсов.	73
9.1.	Формирования развертки В для
наклонного резонатора.	73
9.1.1.	Принцип формирования
развертки В в каналах 55°-х резонаторов.	76
9.1.2.	Отображение на развертке типа В
сигналов, взпикающих в каналах 45°-х
резонаторов.	82
9.2.	Отображение на развертке В
эхосигналов, взникаюших в канале PC
резонатора.	90
10.	Характерные записи сигналов от
стандартных отражателей в рельсах.	92
10.1.	Канал	55°-го резонатора.	94
10.2.	Канал	45°-го резонатора.	97
10.3.	Канал	PC резонатора.	99
10.4.	Канал	70° резонатора.	101
11.	Виды помех и примеры
нехарактерной записи сигналов от стандартных
отражателей.	102
11.1.	Качественные показатели
обнаружения.	102
203
11.2.	Виды помех.	104
11.2.1.	Характерные записи сигналов,
не являющихся отражениями от типовых
отражателей и от дефектов, возникающих в
процессе дефектоскопии рельсов мобильными
средствами контроля.	107
11.2.2.	Нехарактерная запись сигналов
от стандартных отражателей в рельсах,
обусловленная некачественной регулировкой
следящей и искательной систем.	117
12.	Виды выявляемых дефектов в
каналах контроля.	123
12.1.	Канал 55°-х резонаторов.	123
12.2.	Канал 45°-го резонатора.	126
12.3.	Канал РС резонатора.	128
12.4.	Канал 70° резонатора	129
13.	Расшифровка и оформление результатов
контроля.	129
13.1.	Расшифровка результатов УЗ
контроля.	130
13.1.1.	Канал 55° резонаторов.	132
13.1.2.	Канал 45°-го резонатора.	148
13.1.3.	Канал РС резонатора.	157
13.1.4.	Канал 70° резонатора.	160
13.2.	Расшифровка результатов
контроля магнитным методом.	163
13.2.1.	Виды выявляемых дефектов.	163
13.2.2.	Порядок расшифровки и
характерные примеры осциллограмм сигналов
от дефектов.	163
13..3	. Оформление результатов
расшифровки.	174
14.	Проведение натурного осмотра и
вторичного контроля.	175
204
I
14.1.	Канал PC резонатора.	176
14.2.	Канал (70°-55°) резонаторов.	176
14.3.	Канал 45°-го резонатора.	176
15.	Выбор задержки и длительности
зоны регистрации сигналов.	178
15.1.	Канал 55°-х резонаторов.	178
15.2.	Канал 45° резонаторов.	179
15.3.	Канал 70° резонатора.	179
15.4.	Канал РС резонатора.	180
ПРИЛОЖЕНИЕ 1	181
ПРИЛОЖЕНИЕ 2	185
ПРИЛОЖЕНИЕ 3	197
ЛИТЕРАТУРА
1.	Каталог дефектов рельсов. НТД/ЦП-2-93.
Признаки дефектных и остродефектных рельсов.
НТД/ЦП-3-93. М.: Транспорт, 1993.
2.	Каталог дефектов и повреждений элементов
стрелочных переводов (дополнение к НТД/ЦП-2-93). М.:
Транспорт, 1996.
3.	ГОСТ 18576-85. Контроль неразрушающий.
Рельсы железнодорожные. Методы ультразвуковые. М.:
Изд-во стандартов, 1985.
4.	Приказ МПС №2-ЦЗ, “О совершенствовании
системы контроля состояния рельсов средствами
дефектоскопии”, 25.02.1997.
5.	Неразрушающий контроль рельсов при их
эксплуатации и ремонте. /Гурвич А.К, Довнар Б.П.
Козлов В.Б., и др.; М.: Транспорт, 1983.
6.	Башкатова Л.В., Гурвич А.К. Лохач А.В,
Марков А.А, Бугаенко В.М. “Компьютезированные
средства неразрушающего контроля и диагностики
железнодорожного пути”. Санкт-Петербург, изд-во
“Радиоавионика”, 1997.
7.	Современная радиолокация /перевод с
английского под редакцией Кобзарева Ю.Б. М.: изд-во
“Советское радио” , 1969.
8.	Теоритические основы радиолокации. /Ширман
Л.Д. Голиков В.Н. Бусыгин И.Н. и др. Под ред. Ширмана
Я.Д. М.: изд-во “Советское радио”, 1970.
9.	Ультразвуковая дефектоскопия рельсов.
/Марков А.А, Шпагин ДА. изд-во “Образование и
культура” Санкт-Петербург, 1999.
10.	Регистрация и анализ сигналов
ультразвукового контроля рельсов./А.А. Марков, Д.А.
206
Шпагин изд-во “Образование и культура” Санкт-
Петербург, 2003.
И. Путь и путевое хозяйство, 1-2004 С.В.
Любимов, Конференция, “ Транспортная стратегия
России”.
12.	Путь и путевое хозяйство, 1-2004 С.Ю.
Иванов, Конференция, “ Основные направления
развития путевого комплекса ОАО “ Российские
железные дороги”.
13.	Гурвич А.К., Кузьмина Л.И. Справочные
диаграммы направленности искателей ультразвуковых
дефектоскопов. Киев: Техника, 1980.
14.	Ультразвуковой контроль. Учебник для
специалистов первого и второго уровней квалификации.
/Ермолов И.Н, Ермолов М.И. М.: “Народный учитель”,
2002.
15.	Неразрушающий контроль. Справочник в 7
томах под ред. чл. корр. РАН В.В.Клюева, том 3 /И.Н.
Ермолов, Ю.В. Ланге, Ультразвуковой контроль; М.:
изд-во “Машиностроение”. 2004.
16.	Руководство по эксплуатации комплекса
«ВИКА-2М»
207