Magnetni dajalniki zasuka pomagajo v programu za varnost železniških tirov
‘Walking Stick' družbe Sperry Rail uporablja brezkontaktne magnetne dajalnike Renishaw, ki jih je razvilo povezano podjetja RLS d. o. o., za odkrivanje mikroskopsko majhnih razpok v železniških tračnicah – gre za dolgoročni program preventivnega vzdrževanja, ki je bil zasnovan za preprečevanje nesreč, povzročenih zaradi poškodovanih železniških tirov. Dajalniki so bili izbrani zaradi splošnih zmogljivosti, kot so ločljivost, poraba energije, teža, velikost in I/O nastavitve – pomagajo pa tudi pri siceršnjem zajemanju podatkov.
Network Railu pri iskanju in nadzoru mikroskopskih razpok v železniških tračnicah pomaga britanski ponudnik tehnologije za preizkušanje Sperry Rail International. Ta v svoj novi detektor razpok ‘Walking Stick’ vgrajuje magnetne dajalnike zasuka Renishaw RE22 za določanje točnega položaja napak, še preden pride do odpovedi tira.
Viri razpok
"Razpoke v tirih imajo predvsem dva izvora," pravi menedžer za storitve na terenu pri družbi Sperry, George Dodd, "majhne napake, ki nastanejo že med proizvodnjo, in poškodbe, ki jih povzroča železniško kolesje."
"Utori za vijake in druga pritrjevalna sredstva predstavljajo osrednje točke obremenitev, pri katerih prihaja do razpok," tako Dodd "ni pa jasnega modela glede tega, kako se razpoke širijo. To je odvisno od mnogih dejavnikov, vključno z gostoto in dejansko težo prometa ter vremenskimi pojavi." Dodd nadaljuje: "Razpoke se ponavadi oblikujejo pod kotom 20 stopinj v smeri normalnega potovanja, pri dvosmernih tirih pa se pojavljajo razpoke v obeh smereh."
Najbolj pogost način preverjanja železniških tirov je preverjanje s pomočjo ultrazvočne naprave, ki zaznava okvare v glavi in nogi tirnice ter vmesnem delu. Standardni metodi zaznavanja pomanjkljivosti pri ročno vodenih napravah imenujemo A-Scan, pri katerem se ultrazvočni odboj izriše na monitorju.
Pri zaznavanju B-Scan ("B-Scan flaw detector" ali BSFD) se prejeti signali prikažejo v drugačnem formatu, vendar se jih lahko shrani v datoteko za poznejšo analizo in verifikacijo. BFSD lahko shrani več naborov podatkov.
Prednosti naprav družbe Sperry
Sperry Walking Stick je ročna naprava za preverjanje, ki jo upravljavec potiska ob tračnici in uporablja v načinih A-Scan ali B-Scan. "Naš Walking Stick ima iskalno enoto na kolescih" pravi Dodd, "in 9 pretvornikov, ki pod vnaprej določenim kotom v tračnice projicirajo zvok, ki se nato odbija od razpok."
Izdelki v stilu Walking Stick za preverjanje železniških tirov so bili v različnih oblikah na delu že vsaj 25 let. Sperryjeva naprava se od drugih razlikuje po tem, da jo sestavlja kolo iz poliuretana, v katerem se nahaja tekočina s pritrjenimi, brezkontaktnimi tipali. "Obstaja 'ničelno' tipalo," pravi Dodd, "ki je pravokotno glede na nogo tračnice, obstajajo pa tudi tipala, ki uporabljajo odboje v tračnici pod kotom 37 stopinj ter iščejo napake v nogi in v stojini tračnice."
Kolo RSU se kotali po tračnici na tankem sloju vode in antifriza, ki izrine ves zrak ter tako omogoči nemoteno prehajanje zvoka v tračnico in nazaj. "Sperryjev Walking Stick pokriva glavo, stojino in nogo tračnice," poroča direktor za sisteme Graham Dale. "Za merjenje prepotovane razdalje uporablja magnetne dajalnike zasuka RE22. V druge detektorje, ki smo jih razvili, smo vgrajevali druge dajalnike, tokrat pa smo prvič uporabili dajalnike Renishaw.
Uvajanje dajalnika Renishaw
"Vedeli smo, da ne moremo uporabiti dajalnikov, ki smo jih imeli nameščene v napravah za preverjanje na naših vlakih, saj so bili preveliki in pretežki ter preveliki porabniki energije," je dejal. “Z dajalniki Renishaw smo imeli predhodne izkušnje že iz projektov, ki smo jih opravljali za druge stranke, torej smo vedeli, da ima magnetni dajalnik Renishaw RE22 idealno težo, velikost, ločljivost in porabo energije, kakor tudi da ustreza zahtevani konfiguraciji vhodov in izhodov. Seveda so stroški vedno eden od dejavnikov, vendar je bila skupna zmogljivost dajalnika odločilnejšega pomena za našo aplikacijo in poglavitni razlog, da smo se odločili za RE22."
Sperryjev Walking Stick uporablja številne sisteme za beleženje lokacije sumljivih signalov. Magnetni dajalnik prične na točno določeni točki, na ničelnem položaju, tako da ima analitik med brskanjem po podatkih natančen vpogled v število položajev, ki se jih nato lahko prevede v železniško kilometrino ali razdaljo od položaja, na katerem se je preverjanje pričelo. “Čudovitost tega modela je dejstvo, da lahko beleži podatke, ki jih lahko preverja," pravi Dale. "S standardno sprehajalno palico ima uporabnik na razpolago obrazec za napake, da zabeleži lokacijo razpoke, vendar se lahko obrazec izgubi ali uniči. Prav model BSFD pa omogoča zbiranje podatkov, ki se jih lahko analizira pozneje."
Med preverjanjem se prav vsako sekundo nalagajo GPS-signali, ki se jih zapiše v podatkovno datoteko. Ko je preverjanje končano, se sumljive podatke pošlje na portal, ki ga za stranko vzpostavijo in vodijo pri Sperryju. Podatke se analizira, sumljive izpise pa se ponovno naloži na portal. Stranka ima vpogled v portal in lahko zaradi kombinacije GPS-podatkov in podatkov o linearnem položaju, ki jih nudi magnetni dajalnik zasuka Renishaw, natančno določi mesta napak.
Predvidevanje napak v sistemu tračnic
Vzdrževanje železniških tirov je drago, predvsem ker sistem železniških tirov v Veliki Britaniji meri več kot 35.000 kilometrov. Sperryjev Walking Stick je v primerjavi z drugimi mehaniziranimi metodami dokaj poceni naprava, vseeno pa lahko izmeri do 8 kilometrov tračnic na dan in je zelo primerna za redne preglede odsekov, ki so posebej občutljivi ali zelo prometni. Še preden postanejo resen problem lahko napake označimo, nadziramo in odpravimo.
"Primeri prelomov tračnic so lansko leto po celi državi padli na nič," pravi Dodd "kar je, če upoštevamo, da so nekatere linije v državi stare že 60 let, dober dokaz, da so tehnike preverjanja učinkovite in da je Network Rail problemu dorasel." Za milijone potnikov, ki vsak dan koristijo Britanski železniški sistem je ničelna stopnja prelomov vzpodbuden statistični podatek.
RE22 je del širokega nabora magnetnih dajalnikov Renishaw, razvitih v tesnem sodelovanju s slovenskim povezanim podjetjem RLS d. o. o. Gre za kompakten, visokohitrosten rotacijski magnetni dajalnik za enostavno integracijo in uporabo v težkih delovnih pogojih. Na os je montiran magnet, ki se nahaja v kompaktnem dajalniškem ohišju s premerom 22 mm, njegovo rotacijo pa zaznava poseben dajalniški čip znotraj ohišja.
Dajalniški čip obdela prejete signale in zagotavlja ločljivost do 13 bitov (8.192 položajev na obrat) pri delovni hitrosti do 20.000 obratov na minuto, izhodni signali pa so lahko standardni absolutni, inkrementalni ali analogni. Z zaščito pred nesnago do IP68 je RE22 primeren za širok nabor aplikacij, med drugim v navtiki, medicini, tiskarstvu, predelavi hrane, industrijski avtomatizaciji, obdelavi kovin in instrumentih.