Zautomatyzowany skaner ultradźwiękowy monitoruje krzyżownice rozjazdów kolejowych
Miejsca, w których przecinają się lub rozchodzą linie kolejowe, są wyposażone w skomplikowane mechanizmy przełączania torów w kształcie litery X. To tak zwane rozjazdy. Częścią ich struktury są krzyżownice, elementy w kształcie litery V. Krzyżownice jedyne miejsca, w których koła pociągu tracą kontakt z szynami. Koła uderzają wielokrotnie w krzyżownicę przy przejeżdżaniu przez małą szczelinę. Krzyżownice są narażone na duże zużycie, które może prowadzić do ich uszkodzenia i tym samym wykolejenia się pociągu, dlatego są wykonane z niezwykle twardej stali manganowej. To jednak nie eliminuje potrzeby ich monitorowania, a jedynie ją zmniejsza. Z każdą z obecnie stosowanych metod kontroli wiążą się niedogodności, które wpływają na jej rentowność. Na przykład za pomocą metod optycznych można wykrywać tylko wady powierzchniowe. Stosowanie metod radiograficznych (fal rentgenowskich) jest drogie i niebezpieczne dla osób przeprowadzających badania, a wyniki badań stali manganowej metodami ultradźwiękowymi są obarczone niedokładnością wynikającą z akustycznego rozpraszania wstecznego.
Kontrola krzyżownic
W tradycyjnym podejściu kontrola krzyżownic wiązała się z ich całkowitym demontażem. Jest to jednak bardzo czasochłonny i kosztowny proces. Inżynierowie kolejowi wymieniają więc krzyżownice częściej niż jest to konieczne, aby obniżyć koszty – to rozsądne, choć nadal kosztowne rozwiązanie. W ramach finansowanego ze środków UE projektu SAFTInspect opracowano nowe, zautomatyzowane urządzenie ultradźwiękowe do kontroli krzyżownic umożliwiające wykrywanie wad podpowierzchniowych. Zespół projektu opracował skaner, jak i algorytmy przetwarzania danych i powiązane z nimi oprogramowanie. Główną część urządzenia Cross Inspect stanowi rama na kołach, która porusza się po torze. Urządzenie wykrywa krzyżownicę, kiedy nad nią przejeżdża. Rama jest mocowana do krzyżownicy za pomocą elektromagnesów. Następnie odbywa się badanie krzyżownicy, po czym urządzenie odłącza się od niej. Gdy urządzenie jest podłączone dwa silniki przesuwają innowacyjny skaner ultradźwiękowy wzdłuż i wszerz powierzchni krzyżownicy. W skanerze zastosowano najnowsze technologie, które umożliwiają dokładne skanowanie stali manganowej. Obecność defektów stwierdza się na podstawie echa ultradźwięków.
Analiza i wizualizacja
Przetwornik przekazuje zebrane echa do zdalnego przetwarzania i analizy. „Przetwornik zawiera również wiele mechanizmów, które wykorzystują wodę jako medium ultradźwiękowe”, wyjaśnia Roberto Puyol, kierownik projektu. Dane dotyczące echa są przetwarzane przez oddzielną jednostkę analityczną, wykorzystującą opracowane w ramach projektu algorytmy. W ten sposób uzyskiwane są obrazy 2D i 3D wszelkich defektów. Z kolei system ocenia ich potencjalny rozwój w czasie. W zależności od stanu krzyżownicy system zaleca odpowiednie działania konserwacyjne. Mogą one obejmować jej wymianę lub tymczasowe ograniczenie prędkości pociągów na niektórych odcinkach toru. „Wyniki były bardzo zadowalające”, jak mówi Puyol. „Byliśmy w stanie wykryć półmilimetrowe pęknięcia w krzyżownicach na głębokości 5 cm”. W testach wykazano również skuteczność technologii wizualizacyjnych opracowanych w ramach projektu. Wyniki są obiecujące, ale za wcześnie jeszcze na świętowanie. Zarząd Kolei Hiszpańskich wyraził zainteresowanie wykorzystaniem systemu SAFTInspect do kontroli stanu krzyżownic na piętnastometrowym odcinku rozjazdu. Aby stało się to możliwe, zespół musi udoskonalić sprzęt i przeprojektować oprogramowanie. Uczeni będą również opracowywali dodatkowe metody, które umożliwią rozwiązanie niedogodności związanych z ograniczeniami dotyczącymi technik skanowania optycznego i rentgenowskiego. Gotowe urządzenie pozwoli na niezawodnie, wygodnie i niedrogie monitorowanie stanu krzyżownic kolejowych.
Słowa kluczowe
SAFTInspect, kolej, ultradźwięki, pociąg, kontrola krzyżownic, przetwornik, Cross Inspect
