В странах с развитой железнодорожной сетью, таких как Россия, США, Китай, Индия, всегда происходило, да и будет происходить много трагедий, связанных со сходом поездов из-за разрушения рельсов. Разрывы, выбросы, изгибы рельсов появляются по разным причинам и всегда непредсказуемо. Сказываются и большие механические нагрузки на рельсы вследствие перепадов температур, и нарушение правил установки железнодорожных путей, и сдвиги грунта, и непосредственное воздействие на них человека.
В России в последнее время можно сказать началась настоящая “железнодорожная война”. Диверсанты закладывают взрывчатку и взрывают рельсовые пути в разных регионах страны. Из-за разрывов рельсов стремительно растет количество схода поездов, как грузовых, так и пассажирских. Стране наносится огромный экономический ущерб, но главное – гибнут наши люди.
Можно ли сегодня защитить поезда и составы от этой беды? Ведь протяженность железнодорожных путей в России превышает 86 тысяч километров и на каждом участке нельзя поставить людей для их охраны.
Оказывается можно. При этом недорого и эффективно.
В Институте металлургии Российской академии наук (ИМЕТ РАН) разработаны протяженные (многокилометровые) аморфные датчики нагрузок для железнодорожных путей (https://amorphous-wires.ru). Они представляют собой тонкие и узкие стеклопластиковые полоски с аморфными ферромагнитными проводами внутри, которые наклеиваются или закрепляются под зажимами рельсов по всей длине рельсовой плети.
Данные датчики и не только контролируют механические нагрузки в рельсе в режиме on-line, но и сразу сообщают на пульт управления о разрывах, изломах или изгибах рельсовых путей. Получив такое сообщение, автоматика быстро выдает сигнал о месте разрушения рельса и останавливает там движение поездов. При этом, если кому-то захочется попробовать оторвать этот датчик от рельса, система также сообщит на пульт управления.
Знают ли о такой уникальной, не имеющей аналогов в мире разработке российских ученых в ОАО «РЖД»? Конечно знают. Но, как всегда, в России-матушке на достижения своих “кулибиных” пока никто внимания не обращает. А ведь эти датчики уже прошли испытания на самой железной дороге.
Результаты проведенных испытаний доказали возможность использования новых аморфных датчиков нагрузок не только для определения позиционирования подвижных составов, но и мониторинга важных параметров рельсов (нагрузок, деформаций, температуры). Достаточно простой физический принцип работы аморфных датчиков, а также технологичность их изготовления и установки на рельсы подтвердили перспективность их применения на железной дороге.
Объединенный ученый совет ОАО “РЖД” в ноябре 2024 года рассмотрел на своем заседании результаты разработки ИМЕТ РАН и рекомендовал соответствующим подразделениям ОАО “РЖД” проработать возможность внедрения аморфных датчиков нагрузок на железной дороге. В своем решении он указал, что протяженные аморфные тензодатчики позволяют решать сразу несколько задач:
1) осуществлять on-line мониторинг механических напряжений и температуры в рельсовой плети;
2) контролировать целостность рельсов;
3) вести учет местоположения подвижных составов на железной дороге, определять скорость и ускорение составов;
4) вести учет количества и веса проезжающих составов, числа вагонов, осей;
5) контролировать нагрузку на рельсовый путь в процессе его эксплуатации, определять неисправные оси тележек и буксы на вагонах;
6) вести обслуживание пути по отказам, а не по времени.
При этом протяженные аморфные датчики нагрузок можно использовать также для создания on-line систем мониторинга механических напряжений в мостах, переходах, туннелях, трубопроводах, строительных фермах, баллонах, цистернах и других конструкциях.
Таким образом, новая разработка российских ученых может не только решить ряд проблем железных дорог, но и защитить их от диверсантов и вредителей.