طراحي و ساخت سيستم غيرمخرب تشخيص و اندازه‌گيري ترك در دستگاه عيب‌ياب خطوط ريلي RDD-S11

Design and fabrication of a non-destructive system for detecting and measuring cracks in RDD-S11 rail defect detector equipment

در اين پژوهش به طراحي و ساخت يك سيستم غيرمخرب جهت تشخيص و اندازه‌گيري مشخصه‌هاي ترك در خطوط ريلي پرداخته شده است. ترك‌هاي خستگي تماسي غلتشي از مهمترين عيوب سطحي خطوط ريلي مي‌باشند و بيشترين آمار خرابي‌ها و شكستگي‌هاي ريل ناشي از آنها است. در صورتي كه اين ترك‌ها در خطوط ريلي به موقع شناسايي شوند، مي‌توان با انجام سنگ‌زني پيشگيرانه مانع از رشد بيش از حد آن‌ها و بروز خرابي شد. در اين پژوهش، قابليت دو روش غيرمخرب متداول در ترك‌يابي شامل نشت شار مغناطيسي و جريان گردابي بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه آزمون نشت شار مغناطيسي عليرغم قابليت تشخيص موقعيت و عمق‌ ترك‌ها داراي محدوديت‌هايي همچون وزن بالاي يوك و قدرت بالاي ميدان تحريك (كه منجر به كاهش سرعت حركت پروب بر روي سطح ريل مي‌شود) مي‌باشد. در حالي كه سنسورهاي آزمون جريان گردابي علاوه بر اينكه سبك بوده و با اعمال ميدان تحريك كوچك پروب روي سطح ريل (به صورت موضعي) خللي در حركت پروب بر روي سطح ايجاد نمي‌شود، داراي دقت و تكرار پذيري بالايي براي تشخيص موقعيت و عمق ترك‌ها است. بنابراين روش جريان گردابي پيشنهادي در دستگاه عيب‌ياب خطوط ريلي پياده‌سازي شده و در شركت بهره‌برداري قطارشهري مشهد در حال استفاده است.

This study aims to design and manufacture a crack detection/measurement system for railway lines. Rolling contact fatigue cracks are among the most significant railway surface defects and most failures and rail fractures arise from this type of defect. In case of well-timed detection of these cracks, the overgrowth of them and subsequently rail fracture could be avoided by preventive grinding. In this study, the capability of two conventional non-destructive methods for crack detection, including Magnetic Flux Leakage (MFL) and Eddy Current (EC) tests, have been evaluated. The results indicate that, despite capability of detecting the position and depth of cracks, the MFL method has several limitations, such as the high weight of the yoke and high field strength, making the probe move harder over the rail. Instead, the EC probes are very light and excite the rail surface with a weak magnetic field, providing a higher scanning speed. Besides, EC probes indicate high accuracy and reliability for determination the location and depth of cracks. In RDD-S11, which is currently being used in lines one and two of Mashhad Urban Railway Company to detect three common defects, the proposed EC sensors have been used.