Введение
1. Состояние и перспективы развития бесконтактного неразрушающего контроля на железнодорожном транспорте 11
1.1. Постановка проблемы 11
1.2. Дефекты рельсового пути 13
1.2.1. Структура дефектного состояния металлических конструкций 13
1.2.2. Типичные дефекты железнодорожных рельсов 17
1.2.3. Дефекты сварных рельсовых стыков 19
1.3. Методы неразрушающего контроля, применяемые на железных дорогах РФ 23
1.3.1. Применение акустических методов неразрушающего контроля рельсов 23
1.3.2. Применение электромагнитных методов неразрушающего контроля рельсов 26
1.4. Методы возбуждения и приёма ультразвука для бесконтактной дефектоскопии 27
1.5. Применение метода свободных колебаний для дефектоскопии рельсов 36
1.6. Потенциальные возможности использования радиолокаторов на ЖД транспорте 40
2. Разработка математической модели колебаний рельса при движении подвижного состава 43
2.1. Возможность использования параметров собственных колебаний для обнаружения дефектов рельса 43
2.2. Механические колебания рельса при движении по нему подвижного состава 45
2.3. Разработка математической модели процесса свободных колебаний междушпального пролёта рельса 52
2.4. Прогиб рельса под действием сосредоточенной силы 59
2.4.1. Уравнение прогиба рельса при движении по нему подвижного состава 59
2.4.2. Уравнение максимального прогиба рельса 62
2.5. Уравнение свободных колебаний рельса, жёстко закреплённого на двух опорах 64
2.6. Уравнения зависимости частоты колебаний и максимального прогиба упругого стержня от наличия дефектов 66
2.7. Оценка чувствительности метода 71
3. Разработка алгоритмов реализации радиолокационного дефектоскопа 75
3.1. Уравнение радиолокации для РЛСД 76
3.2 Уравнение дальности при анализе спектра механических колебаний объекта контроля 81
3.3 Радиопомехи и шумы движения 83
3.4 Индустриальные помехи, связанные с движением состава 91
3.5 Расчетная оценка основных рабочих параметров РЛ дефектоскопа 94
3.6 Информативные критерии обнаружения дефекта рельса РЛ методом 97
3.7 Разработка нейрокомпьютерного алгоритма распознавания дефектов рельса 102
3.8 Структурная схема реализации РЛ дефектоскопа 109
3.8.1. Метод компенсации синхронных помех, возникающих вследствие отражения сигнала от статистически неровной поверхности 109
3.8.2. Метод подавления синхронных помех, связанных с вибрациями движения 111
4 Результаты экспериментальных работ 114
4.1 Определение собственных частот механических колебаний бездефектного отрезка рельса 114
4.2 Результаты эксперимента по выделению собственных частот колебаний рельса с использованием радиолокационного метода 120
4.3 Наблюдение спектральных характеристик при имитации рельсового пути 122
4.4 Результаты экспериментальных исследований при наличии дефектов рельса 125
4.5 Наблюдения при шунтировании рельсового пролёта эквивалентом подстилающей поверхности 136
Заключение 140
Литература 142
Приложения 148
