ПРОБЛЕМЫ ДИАГНОСТИКИ

 

        Главный результат любого исследования – это получение, обработка и анализ результатов измерений. Известно, что точные измерения  –  главный двигатель развития новых технологий. Любой эксперимент без измерений не имеет никакого смысла. Поэтому методы измерений постоянно совершенствуются. Но процесс таких усовершенствований не бесконечен. Наступает время, когда старые методы измерений достигают максимального предела своих возможностей, и их дальнейшее усовершенствование не приносит ощутимых результатов. В этом случае имеется два пути решения проблемы: Надо либо усложнять программы исследований, либо увеличивать точность измерений. Используя старые методы, можно сделать сотни экспериментов, вручную собирая и обрабатывая информацию в каждом из них. Но, если использовать вычислительную технику и более современные методы обработки результатов, можно сделать всего один эксперимент, получив сразу весь объем необходимых данных. Если во времена Ньютона, в научных экспериментах, как правило, проводили измерения двух или трех параметров, то современная измерительная техника в автоматическом режиме способна регистрировать многие тысячи различных характеристик, распределенных в пространстве и времени. Уменьшение числа необходимых экспериментов, и увеличение скорости получения полного объема необходимых данных имеет большое стратегическое значение. Чем скорее будет завершен полный цикл испытаний, тем скорее появится новая машина или новая технология. Ускоряя разработки, можно опередить конкурентов, и получить ощутимую экономическую выгоду. Кроме того, опережая конкурентов, можно занять лидирующие позиции в мире, получив, при этом, даже, определенные политические преимущества.

        Дальнейшее развитие железнодорожного транспорта может осуществляться двумя способами: Во-первых, путем строительства новых путей. Во-вторых, увеличением загрузки и пропускной способности уже существующих линий. Между тем известно, что нужно не только увеличивать скорости поездов, но и обеспечивать достаточно высокий уровень безопасности их движения. Одним из важнейших факторов безопасности является техническое состояние путей. Не секрет, что существующие средства неразрушающего контроля во многих случаях не эффективны, поскольку не способны предотвращать аварии, которые происходят не по причине классического износа рельс, а вследствие, например, изменения структуры под действием циклических эксплуатационных нагрузок. Под действием этих нагрузок металл разупрочняется и становится хрупким. Разупрочнение происходит незаметно, без появления трещин и других дефектов, которые можно было бы обнаружить обычными средствами неразрушающего контроля. Это приводит к тому, что хрупкий рельс может внезапно лопнуть под тяжестью любого проходящего поезда. Такие изломы происходят очень неожиданно, поскольку не существует контрольного оборудования, при помощи которого можно было бы заранее узнать об опасности и предотвратить аварийную ситуацию. На фото внизу показаны наиболее распространенные средства технического контроля путей, которые в настоящее время применяются в РЖД.

 

%d1%81%d1%82%d0%b0%d1%82%d1%8c%d1%8f10

 

         Очевидно, что контроль при помощи молотка, измерительной линейки и ультразвуковой тележки не позволяет получать  информацию о процессах усталостного изменения микроструктуры стали, которые являются основной причиной внезапных изломов рельс. Исследования структуры сталей и сплавов обычно проводят в материаловедческих лабораториях, оснащенных дорогостоящим и громоздким оборудованием, которое пригодно для научных экспериментов, но не может быть использовано в полевых условиях, например, для исследований физических свойств стальных рельс. Кроме того, существующие лабораторные измерения весьма трудоемки и не всегда дают точные результаты.  Например, для изучения микроструктуры материалов под микроскопом нужно сначала вырезать образец определенной формы, потом долго и тщательно его шлифовать, после этого – протравить в 4% растворе азотной кислоты  (чтобы проявилась картинка микроструктуры), и только потом изучать этот шлиф под микроскопом. В больших лабораториях используют большие электронные микроскопы (см. фото внизу). При этом измерения зерен кристаллической микроструктуры, как правило, осуществляют по линейной шкале вручную, что дает большую погрешность, т.к. реальные зерна имеют произвольную форму и разные размеры.

      На основании изложенного следует, что внезапные изломы рельс представляют существенную опасность, уменьшить которую можно, если периодически измерять физические свойства рельсовой стали (в том числе, ее хрупкость). Но, в настоящее время не существует мобильных измерительных устройств, которые могут выполнить эту работу. Поэтому наше предприятие работает именно в этом направлении.

 

%d1%81%d1%82%d0%b0%d1%82%d1%8c%d1%8f9