Автор фото: 123RF/Legion-Media
Железнодорожные пути и рельсовые плети относятся к объектам повышенной опасности. Так, существует риск их повреждения, например вследствие подмывов, оползней, селей. Для контроля ситуации решением могут выступить протяжённые системы мониторинга механических нагрузок по всей длине рельса.
Как рассказал на заседании Объединённого учёного совета ОАО «РЖД», который прошёл в конце ноября, заместитель директора ИМЕТ РАН по финансово-экономической деятельности Андрей Алпатов, известные тензодатчики могут контролировать механические напряжения только в точке их установки. Не решают проблему в полной мере и оптико-волоконные датчики деформации.
«В институте сейчас разработана технология получения аморфных ферромагнитных микропроводов, которые могут выступать в качестве протяжённых тензодатчиков», – сообщил он.
Особая структура микропроводов обеспечивает им уникальные свойства. Прежде всего повышенную прочность, сверхупругость и пластичность. Кроме того, их отличают высокие магнитные свойства и линейная тензочувствительность.
«Всё это открывает широкие возможности для применения данных микропроводов на объектах железнодорожного транспорта, – отметил Андрей Алпатов. – В настоящее время в ИМЕТ РАН разработаны принципиально новые датчики нагрузок на основе этих микропроводов».
Аморфные датчики изготовляются в виде плёнки или стеклопластиковых лент. В комплект также входят непосредственно чувствительный элемент, прибор для измерения нагрузки и соединительные кабели.
«Принцип работы такого датчика заключается в том, что при появлении нагрузок (растяжения, сжатия, изгиба, кручения) изменяется его электрическое сопротивление, которое просто улавливается и регистрируется специальным прибором, – объяснил Андрей Алпатов. – То есть технология работы очень простая и позволяет нам сегодня изготовлять аморфные датчики длиной до сотен метров».
Протяжённые аморфные датчики нагрузок можно использовать для создания онлайн-системы мониторинга механических напряжений. Применять её можно в различных конструкциях, в том числе в рельсовых плетях, переходах, тоннелях.
Как отмечают в ИМЕТ РАН, при размещении таких датчиков на рельсах можно решать сразу несколько задач. Например, вести учёт количества и веса проезжающих составов, числа вагонов, осей. Наряду с онлайн-мониторингом механических напряжений и температуры в рельсовой плети с помощью инновационных датчиков можно также контролировать целостность рельса и нагрузку на него. Кроме того, устройства позволят обслуживать пути по отказам, а не по времени.
Возможность применения аморфных датчиков была доказана в ходе испытаний, проведённых ИМЕТ РАН совместно с Московской дирекцией по ремонту пути. Проверка подтвердила хорошую чувствительность устройств на проезжающие составы, нагрузки на рельс от колёсных пар, а также изгибающие нагрузки и изменение температуры рельсовой плети.
«Достаточно простой принцип работы датчиков, а также технологичность их изготовления и установки на рельсы подтверждают перспективность их применения на железной дороге. Экономический эффект от внедрения мы видим за счёт снижения ущерба от аварий, а также уменьшения затрат на ремонт и эксплуатацию рельсовых путей», – подытожил Андрей Алпатов.
