Ежегодно на железных дорогах Российской Федерации происходят тысячи сбоев в работе автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), как в релейных системах АЛСН, так и в микропроцессорных устройствах безопасности КЛУБ. Причиной многих сбое являются искажения кодовых сигналов помехами, возникающими из-за высокой индукции и неравномерности магнитного поля элементов верхнего строения пути.
Ключевые слова: магнитное поле рельсов, напряжённость магнитного поля, магнитная индукция, А9, ИТРЦ, МФ-23ИМ, СТЫК-3Д.
При движении по рельсам, изолирующим стыкам и элементам стрелочных переводов с повышенным уровнем индукции и неравномерностью магнитного поля в приемных катушках АЛС возникают импульсные электрические сигналы, создающие помеху в принимаемом основном кодовом сигнале.
Неравномерная высокая намагниченность элементов ВСП возникает из-за транспортировки и погрузки рельсов на металлургических комбинатах подъемными кранами с магнитными захватами и способности длительное время сохранять состояние намагниченности, взаимодействия рельсов с магнитами путевой техники при ремонте пути.
В случае изолирующих стыков высокие значения индукции обусловлены рассеянием магнитного поля на концах рельсов в стыке.
При осуществлении способа контроля намагниченности рельсов определяют значение магнитной индукции, сравнивают величину магнитной индукции рельсов с предельно допустимыми значениями магнитной индукции для обеспечения работы автоматической локомотивной сигнализации без сбоев, которые определяют при автономной тяге поездов, тяге переменного и постоянного токов.
Под термином «магнитное поле» принято подразумевать определенное энергетическое пространство, в котором проявляются силы магнитного взаимодействия. Они влияют на:
– отдельные вещества: ферримагнетики (металлы — преимущественно чугуны, железо и сплавы из них;
– движущиеся заряды электричества.
Магнитное поле представлено различными векторными полями, обозначаемым как B (магнитной индукцией) и H (напряжённостью магнитного поля).
Магни́тная инду́кция- векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля в данной точке пространства (проще говоря сила магнитного поля, которую производит источник).
1 Тл — это индукция такого однородного магнитного потока, который воздействует с силой в 1 ньютон на каждый метр длины прямолинейного проводника, перпендикулярно расположенного направлению поля, когда по этому проводнику проходит ток 1 ампер.
Напряжённость магнитного поля (H), векторная характеристика магнитного поля, не зависящая от магнитных свойств среды (проще говоря это фактическая сила магнитного поля с учетом физической свойств среды, в которой находится сам источник маг. поля). В вакууме H совпадает с магнитной индукцией В. В СИ измеряется в А/м (Ампер на метр) и Э (Эрстед).
Эрсте́д (русское обозначение: Э; международное обозначение: Oe) — единица измерения напряжённости магнитного поля и численно равен напряжённости магнитного поля в вакууме при индукции 1 гаусс.
1 эрстед = 1000/(4π) A/м ≈ 79,57 А/м ≈ 0,7957 А/см.
Интенсивность МП рельсов оценивают в единицах напряженности магнитного поля (Н) в А/м или в единицах магнитной индукции (В) в Тл, которые связаны между собой следующим соотношением:
1 А/м = 12,53 мТл; 1мТл = 7,98 А/см
Таблица 1
Характеристика приборов для измерение магнитного поля элементов верхнего строения пути
|
А9–1 |
ИТРЦ-М |
МФ-23ИМ |
СТЫК-3Д |
|
|
Единицы измерения |
мТл |
мТл |
мТл и А/см |
мТл |
|
Принцип действия |
Основан на измерении индукции магнитного поля с помощью преобразователя Холла с цифровой индикацией результатов измерения. |
Измерение напряженности магнитного поля по 3-м пространственным координатам и силового градиента магнитного поля с помощью 6-ти датчиков Холла |
||
|
Предельные замеры |
0,1 до 100 мТл |
от 0 до 20 мТл |
от 4 до 8000 А/см от 0,5 до 1000 мТл |
От 1 до 50 мТл |
|
Погрешность |
±20 % измеряемого значения (без нормированной погрешности от 50–100 мТл) |
Нет данных |
[5+0,0025(X H /X И -1)] % X H — показания индикатора в мТл или А/см X И — верхний предел измерений в мТл ил А/см |
±10 мкТл |
|
Время установления показаний |
Не более 10 секунд |
Нет данных |
3 с |
5±0,2 сек |
|
Масса |
0,7 кг |
0,3 кг |
0,15 кг |
0,3 кг |
|
Габариты |
190 х 90 х 45 мм. |
120 х 70 х 30 мм |
120х60х25 |
150 х 60 х 23 |
|
Рабочие условия применения |
-30 до +50ºС |
-30 до +40ºС |
-20 до +40ºС |
-20 до +40ºС |
|
Объем памяти |
- |
- |
4080 замеров |
999 замеров |
|
Связь с компьютером |
- |
- |
По ИК-порту |
через интерфейс USB в виде файлов данных |
Измерение магнитного поля элементов верхнего строения пути в эксплуатационных условиях производятся следующими приборами: преобразователь тока селективный А9–1, индикатор тока рельсовых цепей ИТРЦ-М, магнитометр дефектоскопический МФ-23ИМ и магнитометры цифровые трехкомпонентные сканирующие СТЫК-3Д.
В данной таблице приведены сравнительные характеристики рассматриваемых приборов.
Приборы А9–1 и ИТРЦ-М могут измерять как МП, так и ряд других параметров рельсовой линии.
СТЫК-Д позволяет спрогнозировать возможность закорачивания изолирующих стыков металлическими предметами, а также может сохранить до 999 замера и передать замеры на компьютер для дальнейшей обработки результатов. При применении прибора СТЫК-3Д работниками разных дистанций пути нет единого принципа измерения намагниченности этим прибором — одни измеряют индукцию магнитного поля в мТл, а другие — градиент поля магнитного поля в мТл/м2. Хотя в Инструкции по контролю намагниченности приведен норматив 10 мТл. Отдельной проблемой отмечается сложность поверки данных приборов.
Из всех представленных приборов для измерения МП лучше всех является МФ-23ИМ, так как имеет большие пределы замеров (0,5–1000мТл и 4–8000А/см), может измерять магнитную индукцию и напряжённостью магнитного поля, имеет малое время производимое на замер, может сохранять до 4080 замеров и может передать замеры на компьютер для дальнейшей обработки.
Литература:
- Качество электроэнергии в системах светодиодного освещения. Колмаков В. О., Пантелеев В. И. В сборнике: Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования. Национальный исследовательский Томский политехнический университет; Редакторы: Кудрин Б. И., Лукутин Б. В., Сайгаш А. С., 2012. С. 87–90.
- Схемотехническое обеспечение качества электрической энергии в сетях с нелинейными электроприемниками массового применения. Колмаков В. О. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Сибирский федеральный университет. Красноярск, 2014.
- Мониторинг состояния тяговых трансформаторов на основе тензорного анализа. Петров М. Н., Колмаков О. В., Колмаков В. О., Орленко А. И. В сборнике: Эксплуатация и обслуживание электронного и микропроцессорного оборудования тягового подвижного состава. Труды Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Под редакцией И. К. Лакина. 2020. С. 263–269.
- Analysis of dynamic characteristics of frequency-dependent links. Kolmakov V. O., Kolmakov O. V., Iljin E. S., Ratushnyak V. S. В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. С. 012026.
- Снижение пожароопасности тепловозов с гибридной системой привода. Колмаков О. В., Довженко Н. Н., Минкин А. Н., Бражников А. В., Колмаков В. О., Колмакова А. И., Шилова В. А.
- Безопасность регионов — основа устойчивого развития. 2014. Т. 1–2. С. 140–144.
- Энергосберегающее оборудование и электромагнитная совместимость. Колмаков В. О., Колмакова Н. Р. В сборнике: Инновационные технологии на железнодорожном транспорте. Труды XXII Межвузовской научно-практической конференции КрИЖТ ИрГУПС. Ответственный редактор В. С. Ратушняк. 2018. С. 46–53.
- Способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора. Плотников С. М., Колмаков В. О. Патент на изобретение RU 2683031 C1, 26.03.2019. Заявка № 2018116287 от 28.04.2018.
- Упрощенное определение момента инерции асинхронного двигателя серии 4А. Плотников С. М., Колмаков В. О. Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2019. Т. 62. № 1. С. 87–91.
- Оптимизация динамического торможения двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Плотников С. М., Колмаков В. О. Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2018. Т. 61. № 5. С. 13–17.
- Электромагнитная совместимость и энергосберегающее оборудование. Колмаков В. О., Пантелеев В. И. Энергетик. 2012. № 11. С. 47–49.
- Оптимизация динамического торможения двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Плотников С. М., Колмаков В. О. Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2018. Т. 61. № 5. С. 13–17.
- Метод динамической диагностики механических узлов. Колмаков О. В., Колмаков В. О. В сборнике: 120 лет железнодорожному образованию в сибири. материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Красноярский институт железнодорожного транспорта — филиал ИрГУПС. 2014. С. 198–203.
- Определение коэффициента затухания частотозависимых звеньев. Колмаков О. В. В сборнике: Инновационные технологии на железнодорожном транспорте. Труды XXII Межвузовской научно-практической конференции КрИЖТ ИрГУПС. Ответственный редактор В. С. Ратушняк. 2018. С. 3–5.
- Метод расчета емкости компенсирующего конденсатора асинхронных двигателей малой мощности. Плотников С. М., Колмаков О. В. Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2016. № 5. С. 59–63.
- Экспериментальные исследования размагничивания генератора постоянного тока. Плотников С. М., Колмаков О. В. Journal of Advanced Research in Technical Science. 2020. № 18. С. 37–40.
- Анализ состояния силовых трансформаторов тяговых подстанций Красноярской железной дороги: / Орленко А. И., Петров М. Н., Колмаков В. О., Колмаков О. В. // Научное издание под ред. проф. Петрова М. Н. — Красноярск: 2020 г. — 119 с.
