Двухканальная оптико-электронная система контроля железнодорожных рельсов

Аннотация

Увеличение объема грузоперевозок и скорости движения поездов требует создания средств контроля состояния железнодорожного пути для своевременного выявления дефектов. Описаны принципы действия высокоскоростной прецизионной аппаратуры для оперативного контроля прямолинейности поверхности катания железнодорожных рельсов, выполнена экспериментальная оценка погрешности аппаратуры, основанной на этих принципах. Высокая производительность процедуры контроля обеспечивается за счет регистрации изображений структурированной подсветки в поперечных сечениях рельса линейной камерой основного канала. При скорости движения путеизмерительного вагона 180 км/ч практически исключаются пропуски коротких дефектов поверхности, в том числе дефектов в виде ступенек на стыках рельсов. Предложен метод компенсации погрешностей при колебаниях путеизмерительного вагона, основанный на информации о его вертикальных колебаниях в дополнительном канале, регистрирующем смещение изображения головки рельса относительно установочной базы аппаратуры регистрации, и использовании методики тарировки системы контроля. Приведено описание методики тарировки двухканальной оптико-электронной системы. Результатами натурных испытаний опытного образца оптико-электронной системы контроля прямолинейности железнодорожных рельсов подтверждена правильность технических решений, положенных в ее основу

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Колючкин В.Я., Маренов Н.Е. Двухканальная оптико-электронная система контроля железнодорожных рельсов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2025, № 2 (151), с. 19--34. EDN: SQZLWO

Литература

[1] Яновский А.С. На 139-й Рельсовой комиссии в Туле. Путь и путевое хозяйство, 2023, № 11, с. 5--7. EDN: PTPSTS

[2] Хвостик М.Ю., Хромов И.В., Быкова О.А. и др. Анализ состояния рабочей поверхности рельсов опытных партий на Экспериментальном кольце АО "ВНИИЖТ". Вестник ВНИИЖТ, 2018, т. 77, № 3, с. 141--148. DOI: https://doi.org/10.21780/2223-9731-2018-77-3-141-148

[3] Falamarzi A., Moridpour S., Nazem M. A review on existing sensors and devices for inspecting railway infrastructure. Jurnal Kejuruteraan, 2019, vol. 31, no. 1, pp. 1--10. DOI: https://doi.org/10.17576/jkukm-2019-31(1)-01

[4] Liu S., Wang Q., Luo Y. A review of applications of visual inspection technology based on image processing in the railway industry. Transp. Saf. Environ., 2019, vol. 1, no. 3, pp. 185--204. DOI: https://doi.org/10.1093/tse/tdz007

[5] Глазунов Д.В. Диагностические и технологические способы повышения надежности рельсового пути. Наукоемкие технологии в машиностроении, 2019, № 1, с. 32--40. EDN: PPGLYD

[6] Назаров Д.Г., Гура Д.А. О системах автоматизированного путеизмерительного контроля. Научные труды КУБГТУ, 2019, № 1, с. 135--146. EDN: POFXEN

[7] Du C., Dutta S., Kurup P., et al. A review of railway infrastructure monitoring using fiber optic sensors. Sens. Actuat. A: Phys., 2020, vol. 303, art. 111728. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sna.2019.111728

[8] Бондарев Э.С. Прогнозирование технического состояния рельсов по статистическим данным. Вестник СГУПС, 2021, № 4, с. 55--61. DOI: https://doi.org/10.52170/1815-9265_2021_59_55

[9] Коссов В.С., Краснов О.Г., Акашев М.Г. Влияние смятия в зоне сварных стыков на силовое воздействие подвижного состава на путь. Вестник ВНИИЖТ, 2020, т. 79, № 1, с. 9--16. DOI: https://doi.org/10.21780/2223-9731-2020-79-1-9-16

[10] Oostermeijer K.H. Review on short pitch rail corrugation studies. Wear, 2008, vol. 265, no. 9-10, pp. 1231--1237. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wear.2008.01.037

[11] Grassie S.L., Kalousek J. Rail corrugation: characteristics, causes and treatments. Proc. Inst. Mech. Eng. F, 1993, vol. 207, no. 1, pp. 57--68. DOI: https://doi.org/10.1243/PIME_PROC_1993_207_227_02

[12] Wang Q.A., Huang X.Y., Wang J.F., et al. Concise historic overview of rail corrugation studies: from formation mechanisms to detection methods. Buildings, 2024, vol. 14, no. 4, art. 968. DOI: https://doi.org/10.3390/buildings14040968

[13] Gazafrudi S.M.M., Younesian D., Torabi M. A high accuracy and high speed imaging and measurement system for rail corrugation inspection. IEEE Trans. Ind. Electron., 2021, vol. 68, no. 9, pp. 8894--8903. DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2020.3013748

[14] Torabi M., Mousavi G.S.M., Younesian D. A novel method for laser peak detection with subpixel accuracy for the rail corrugation measurement. J. Sens., 2021, vol. 2021, no. 1, art. 6695674. DOI: https://doi.org/10.1155/2021/6695674

[15] Wang C., Zeng J. Combination-chord measurement of rail corrugation using triple-line structured-light vision: rectification and optimization. IEEE Trans. Intell. Transp. Syst., 2020, vol. 22, no. 11, pp. 7256--7265. DOI: https://doi.org/10.1109/TITS.2020.3004918

[16] Wang C., Liu H., Ma Z., et al. Dynamic inspection of rail wear via a three-step method: auxiliary plane establishment, self-calibration, and projecting. IEEE Access, 2018, vol. 6, pp. 36143--36154. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2851572

[17] Колючкин В.Я., Маренов Н.Е., Егоров А.О. Оптико-электронная система для оперативного контроля прямолинейности железнодорожных рельсов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2023, № 3 (144), с. 33--48. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3933-2023-3-33-48

[18] Егоров А.О., Маренов Н.Е. Устройство контроля профиля поверхности протяженных объектов. Патент РФ № 2822859. Заявл. 25.12.2023, опубл. 15.07.2024.

[19] Колючкин В.Я., Маренов Н.Е. Оценка погрешности оптико-электронной системы оперативного контроля прямолинейности железнодорожных рельсов. Контенант, 2024, т. 23, № 1, с. 30--39. EDN: EVOKFF

[20] Zhan P., Lee D. J., Beard R. Solving correspondence problems with 1D signal matching. Proc. SPIE, 2004, vol. 5608, pp. 207--217. DOI: https://doi.org/10.1117/12.572475