Ученые СПбПУ создали лазерную систему диагностики колёс поездов на ходу

Система проверяет колёса на скорости 150 км/ч и находит износ и дефекты без остановки состава. Расчётная погрешность измерений — 0,223 мм.

Учёные Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) создали оптическую систему, которая проверяет колёса поездов во время движения на скорости до 150 км/ч. Она выявляет износ, трещины и сколы без остановки состава. В работе говорится о потенциале системы для диагностики без остановки поездов и без изменения графика движения.

До сих пор оптика плохо справлялась с такой скоростью: при 120–150 км/ч изображение смазывается, а блики, вибрации и загрязнения искажают сигнал. Поэтому проверку обычно проводят на сниженной скорости, что ограничивает пропускную способность линий.

Система сканирует поверхность катания и гребень колеса с внутренней и внешней сторон. Лазерное излучение формирует линию длиной 280 мм и шириной 4 мм. Приёмные модули на базе CMOS-матриц регистрируют отражённый свет, и алгоритм строит цифровую модель профиля колеса. По ней определяются износ, толщина и высота гребня. Длительность импульсов выбрана 14 микросекунд при 150 км/ч, а глобальный затвор камеры и узкополосный фильтр подавляют смазывание и солнечный свет.

Систему испытали на полигоне цифрового железнодорожного вокзала в Челябинске. Из 236 зарегистрированных профилей успешно обработаны 232, или 98,3%; четыре отклонены при проверке совмещения с эталоном. Дефекты найдены на семи колёсах и подтверждены ручным профилометром. Расчётная суммарная погрешность определения геометрических параметров при 150 км/ч составила 0,223 мм, что ниже целевого предела 0,25 мм.

Для полного кругового контроля колеса достаточно 36 последовательно установленных измерительных модулей. Это примерно в 1,4 раза меньше, чем требует сопоставимая система. По оценке авторов, такая схема упрощает размещение оборудования на прямом участке пути и может снизить затраты на внедрение.

Политех Петра Великого