Проверка путеизмерительной рейки

Проверка путеизмерительной рейки

Путеизмерительная рейка является основным рабочим эталоном длины при контроле геометрических параметров железнодорожного пути (ширины колеи, положения рельсовых нитей в плане и профиле). Точность измерений напрямую зависит от метрологической исправности самой рейки. Поэтому ее периодическая проверка (поверка) является обязательной процедурой для обеспечения безопасности и надежности железнодорожного движения. Данная статья описывает ключевые аспекты процесса проверки путеизмерительных реек.

1. Объекты испытаний

Объектом проверки являются рабочие путеизмерительные рейки следующих основных типов:

• Рейка цельнометаллическая (Рейка Ямора, ЯР): Жесткая рейка длиной, как правило, 1 метр, 1.5 метра или 2 метра, предназначенная для непосредственного измерения ширины колеи и положения рельсовых нитей. Изготавливается из стали или легких сплавов.
• Рейка раздвижная (РР): Составная рейка, состоящая из нескольких секций (обычно 3 или 4), обеспечивающая длину до 4-6 метров. Используется для измерения положения рельсовой нити в плане и профиле на более длинных участках пути. Основные секции изготавливаются из инвара или аналогичного сплава с низким коэффициентом теплового расширения (ТКР).
• Рейка дополнительная (ДР): Короткая секция (обычно 0.5 м или 1 м), предназначенная для присоединения к основной раздвижной рейке при измерении ординат на участках с искусственными сооружениями или в стесненных условиях. Также изготавливается из инвара.

Проверке подлежат все рабочие рейки перед вводом в эксплуатацию и периодически в процессе эксплуатации согласно установленным межповерочным интервалам (обычно 1 год).

2. Область испытаний

Проверка путеизмерительной рейки направлена на подтверждение соответствия ее метрологических характеристик установленным техническим и нормативным требованиям. Основные параметры, подлежащие контролю:

• Номинальная длина рейки (или ее секций): Фактическая длина между измерительными штрихами (гранями).
• Отклонение номинальной длины от истинного значения: Разница между длиной, обозначенной на рейке (номиналом), и ее действительной длиной, определенной при поверке.
• Разность длин между парными штрихами (для реек Ямора): Контроль равенства расстояний между противоположными измерительными гранями.
• Стабильность длины во времени (для реек из инвара): Подтверждение неизменности длины секций раздвижной рейки за межповерочный интервал.
• Параллельность измерительных граней (предохранительных выступов для ЯР): Обеспечивает правильную установку рейки на рельс.
• Перпендикулярность измерительных граней к базовой плоскости рейки: Критично для точного измерения ширины колеи.
• Состояние измерительных поверхностей (штрихов, граней): Отсутствие видимых повреждений (забоины, сколы, коррозия), способных исказить результат измерения.
• Наличие и читаемость маркировки (тип рейки, номер, номинальная длина, дата прошлой поверки).

Критерием годности рейки является то, что отклонение ее действительной длины от номинальной не превышает установленных допусков (обычно ± (0.1 - 0.5) мм на всю длину или на 1 метр длины, в зависимости от типа и длины рейки). Превышение допуска, повреждения измерительных поверхностей или нечитаемая маркировка являются основанием для признания рейки непригодной к применению.

3. Методы испытаний

Проверка длины путеизмерительных реек проводится методом прямого сличения с эталонной мерой длины более высокой точности на специализированном оборудовании – компараторе длины. Процесс включает следующие этапы:

1. Подготовка:
   • Визуальный осмотр рейки на отсутствие механических повреждений, коррозии, читаемость маркировки.
   • Адаптация рейки к температуре лабораторного помещения (термостатирование) в течение времени, достаточного для выравнивания температур (обычно несколько часов).
   • Очистка измерительных поверхностей (штрихов, граней).
2. Установка на компаратор:
   • Рейка (или ее проверяемая секция) надежно закрепляется на столе компаратора. Усилие закрепления должно исключать деформацию рейки.
   • Измерительные штрихи (грани) рейки приводятся в соприкосновение или совмещаются с измерительными наконечниками (щупами) компаратора. Обеспечивается соосность и параллельность.
3. Измерение температуры:
   • Температура рейки и эталонной меры контролируется с помощью точных термометров или термопар, расположенных рядом с зоной измерения. Измерения производятся одновременно с измерением длины.
4. Сличение с эталоном:
   • Эталонная мера длины (высокоточная штриховая мера из инвара или кварцевого стекла, прослеживаемая к Государственному первичному эталону) устанавливается на компаратор рядом с проверяемой рейкой или используется в качестве базовой оси компаратора.
   • С помощью измерительной системы компаратора (оптической, лазерной интерферометрической, индуктивной) определяется разность длин между номинальным расстоянием проверяемой рейки и длиной эталонной меры при одинаковой температуре. Измерения проводятся многократно для снижения случайной погрешности.
5. Расчет действительной длины:
   • Действительная длина рейки L_действ при температуре поверки t рассчитывается по формуле:
     L_действ = L_ном + ΔL + L_ном * α * (t - 20)
     где:
     • L_ном - номинальная длина рейки,
     • ΔL - измеренное отклонение длины (разность показаний компаратора),
     • α - коэффициент линейного теплового расширения (ТКР) материала рейки,
     • t - температура рейки во время измерения (°C).
   • Для реек из инвара (α ≈ 1.510^{-6} 1/°C) поправка на температуру мала, но учитывается. Для стальных реек (α ≈ 11.510^{-6} 1/°C) учет температуры обязателен.
6. Контроль геометрии:
   • Параллельность и перпендикулярность граней проверяются с помощью поверочных линеек, угольников и индикаторных приспособлений на поверочной плите.
   • Разность длин парных штрихов рейки Ямора измеряется микрометром или специализированным калибром.

4. Испытательное оборудование

Для проведения поверки путеизмерительных реек используется следующее основное оборудование:

1. Компаратор длины (базовое оборудование): Высокоточная установка для сравнения длин мер. Может быть:
   • Оптико-механический: С микроскопами и нониусными устройствами.
   • Лазерный интерферометрический: Наиболее точный, использует интерференцию лазерного луча для измерения перемещений. Является предпочтительным для современных поверок.
   • Индуктивный/емкостной: С электронными датчиками перемещения.
   • Длина измерительного стола компаратора должна превышать длину самой большой проверяемой секции рейки (обычно не менее 4-6 метров для РР).
2. Эталонные меры длины: Штриховые или концевые меры из инвара или кварцевого стекла (например, 1 м, 2 м, 4 м класс точности K или 0), чья погрешность существенно меньше допуска на рейку. Должны иметь действующее свидетельство о поверке и прослеживаемость к государственным эталонам.
3. Прецизионные термометры/термопары: Для измерения температуры рейки и эталона с погрешностью не хуже ±0.1 °C.
4. Поверочная плита: Плита 1-го или 2-го класса точности для контроля геометрических параметров (параллельность, перпендикулярность граней).
5. Набор поверочного инструмента: Поверочные линейки, угольники, индикаторы часового типа (ИТ) или индикаторные стойки (ИС), микрометры – для контроля формы и состояния измерительных элементов.
6. Средства крепления: Специальные приспособления для надежной, но не деформирующей фиксации реек и эталонов на столе компаратора.

Проверка должна проводиться в специально оборудованном метрологическом помещении (лаборатории) с поддержанием стабильной температуры (близкой к +20°C) и влажности, защищенном от вибраций, сквозняков и прямых солнечных лучей.

Заключение
Регулярная и корректная проверка путеизмерительных реек на специализированном оборудовании квалифицированным персоналом является неотъемлемой частью системы обеспечения точности измерений на железнодорожном транспорте. Соблюдение требований к объектам, области, методам и средствам испытаний гарантирует достоверность контроля геометрии пути, что напрямую влияет на безопасность, плавность хода поездов и долговечность инфраструктуры. Непригодные по результатам поверки рейки должны быть немедленно изъяты из эксплуатации и отправлены в ремонт или заменены.