كاشف العيوب

في العقد الأول من الألفية الثانية، ازداد استخدام الحواسيب في أنظمة كشف الأعطال لإنتاج تقارير أكثر تفصيلاً ودقة عن حالة القطارات. تستخدم الأنظمة الحديثة برامج حاسوبية لتحليل الصور وتحديد الأخطاء المحتملة لمراجعتها من قبل المختصين. ^{[ 2 ]} وقد انصبّ التركيز على تقليل عدد الإنذارات الكاذبة، التي تستدعي توقف القطارات وتفتيشها، مما يتسبب في تأخيرات. ^{[ 2 ]}

تُستخدم الصناديق الساخنة أو كاشفات المحامل الساخنة (HBD) لقياس درجة حرارة محامل الدوران في القطار. وهي تتكون عادةً من عينين تعملان بالأشعة تحت الحمراء على كل جانب من جوانب القضبان، تنظران إلى محامل القطار. ^{[ 3 ]}

تسجل هذه الأجهزة الإشعاع المنبعث من كل محمل يمر فوقها. إذا وصل المحمل إلى أقصى درجة حرارة تسمح بمروره بأمان، فسيقوم الكاشف برصده واعتباره عيبًا. ونظرًا لأن المحامل قد تحترق في غضون ثلاث دقائق فقط، فإن تركيب أجهزة الكشف عن ارتفاع درجة الحرارة شائع للغاية في العديد من خطوط السكك الحديدية. ^{[ 3 ]}

تستمع هذه الكواشف إلى أصوات القطارات المارة وتحدد الأصوات التي تتوافق مع المحامل المعيبة. ^{[ 2 ]} إذا تم تحديد صوت مشابه للضوضاء الصادرة عن محمل معيب، فيجب فصل العربة التي تصدر الصوت عن القطار في محطته التالية لفحصها وإصلاحها إذا لزم الأمر. تُستخدم هذه الكواشف أيضًا لتقليل عدد الإنذارات الكاذبة الناتجة عن كواشف ارتفاع درجة حرارة المحامل. ^{[ 2 ]}

يمتد عمود من المخاريط على كامل عرض السكة الحديدية (تمامًا مثل عارضة السكة) متصلًا بمفتاح تحويل. أي شيء يُسحب من القطار سيصطدم بهذا المخروط، دافعًا إياه للخلف، وبالتالي قطع الاتصال. ثم يعود إلى وضعه الطبيعي استعدادًا لأي شيء آخر قد يُسحب أسفل القطار. سيسجل الكاشف هذا الفعل ويُشير إليه كعطل. لا تزال القضبان الهشة تُستخدم في أماكن أخرى، ولكنها تحتاج إلى إصلاح. بمرور الوقت، تحتاج اللوحات المعدنية لكاشف معدات السحب إلى الاستبدال بسبب التلف الشديد الذي يلحق بها. ^{[ 3 ]}

تتضمن أنظمة الاستخدام الفردي عادةً قضيب تثبيت قابل للكسر أو سلكًا/جديلة من الفولاذ المقاوم للصدأ ممتدًا بين القضبان، وعادةً ما يكون خارج القضبان أيضًا، ومثبتًا على العوارض الخشبية. إذا اصطدم شيء ما بالقضيب أو الجديلة، فإنه ينكسر، ويصدر قاطع الدائرة تنبيهًا بوجود جسم يسحب. ^{[ 3 ]}

تتضمن أنظمة إعادة الضبط التلقائي عادةً نظام دبوس محوري للسماح للهدف بإعادة ضبط نفسه بعد الإصابة.

تُوضع أشعة تحت الحمراء أفقياً فوق السكة (للعربات المرتفعة) أو رأسياً بجانبها (للحمولة المنزاحة). يُعتبر أي شيء يقطع الشعاع عيباً. يُوضع كاشف العربات المرتفعة في أي مكان يُحتمل فيه توجيه عربة ذات ارتفاع زائد إلى خط سكة حديد منخفض. أما كاشف الحمولة المنزاحة، فيُستخدم غالباً في خطوط السكك الحديدية التي تكثر فيها القطارات ذات الحاويات المزدوجة ، حيث قد تنحرف الحاويات عن مسارها وتُشكل خطراً على دعامات الجسور أو جدران الأنفاق.

تستشعر أجهزة استشعار العجلات على طول القضبان وجود أي مناطق مسطحة على عجلات القطار. أي عجلة مسطحة تُصبح خطيرة للغاية بحيث لا يمكن السير عليها (بقعة مسطحة كبيرة على عجلة القطار) تُعتبر عيبًا. عادةً، تستخدم هذه الأنظمة مقاييس التسارع، ومقاييس الإجهاد، وتقنيات الألياف الضوئية، أو أحدث أجهزة كشف طور تأثير العجلة (WIPD). يقيس جهاز كشف حمل تأثير العجلة (WILD) الصدمات، لكنه لا يُجري أي تعديل على هذه القياسات: فهو يقيس قراءة الصدمة فقط. لا يُراعي هذا الجهاز الاختلافات في الكتلة المعلقة، لأنه يقيس تأثير عيب العجلة وليس حمل الصدمة. لذلك، سيسجل نفس عيب العجلة تأثيرًا أكبر بكثير عندما تكون العربة محملة، مقارنةً بحالتها وهي فارغة. ^{[ 4 ]}

يراقب جهاز كشف حالة العجلة حالتها بمعزل عن كتلة التعليق - أي بمعزل عن الحمل. ويتم ذلك عن طريق طرح كتلة العجلة للحصول على قيمة الصدمة المعيارية. ولذلك، تتميز هذه الأنظمة عادةً بقدرة أفضل على اكتشاف العيوب الصغيرة بدقة أعلى.

عادةً ما يكون عبارة عن مجموعة من أجهزة الكشف بالأشعة تحت الحمراء الجانبية التي يمكنها اكتشاف ما إذا كانت العجلة قد انغلقت وتنزلق على طول المسار أو ما إذا كانت الفرامل قد انغلقت مما تسبب في ارتفاع درجة حرارة العجلة بأكملها.

عادةً ما تكون هذه الكواشف عبارة عن موازين شاحنات بدائية أو أنظمة WILD، إذ يقتصر دورها على قياس فروق الأوزان. ولا يشترط أن تكون دقيقة كأنظمة موازين الشاحنات أو أنظمة WILD المتطورة، بل يكفي أن تكون دقيقة بما يكفي لحساب متوسط ​​وزن العربات أثناء مرور القطار، وذلك لتحديد التوازن النسبي للعربات، وبالتالي التأكد من عدم وجود حمولة زائدة غير مقبولة (كنسبة مئوية) على أحد القضبان مقارنةً بالآخر. ولا يُجرى هذا الفحص عادةً على العربات الفارغة نظرًا لاختلالات الوزن الكبيرة التي قد تنجم عن تقلبات الوزن بسبب هندسة مسار العربات أو مشاكل التذبذب، والتي تكون فروق الأوزان فيها أكثر وضوحًا مقارنةً بحالة تحميل العربة.

تستخدم هذه الكواشف مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار (الفيديو، الليزر، الأشعة تحت الحمراء)، ولكنها عادةً ما تكون عبارة عن نظام ستارة أمان: عبارة عن جسر فوق السكة مزود بأجهزة استشعار للكشف عن أي شيء خارج نطاق القياس الآمن . وبالتالي، فهي تتحقق من نطاق الأمان وتُصدر تنبيهًا في حال اكتشاف أي شيء خارجه.

تختلف هذه الأنظمة عن أجهزة كشف معدات السحب، التي تبحث عن أي شيء يتدلى من القطار ويتصل بالعوارض الخشبية. أما أجهزة كشف انخفاض الخراطيم، فتبحث تحديدًا بين عربتين لقياس مدى انحناء خراطيم الفرامل. يجب أن يكون انحناء خراطيم الفرامل طفيفًا، ولكن ليس لدرجة أن تلامس الأرض أو المعدات وتتسبب في انفصالها.

تستخدم هذه الأنظمة عادةً قضيبًا رأسيًا مثبتًا على أحد جانبي السكة، مزودًا بمستشعرات تعمل بالأشعة تحت الحمراء موجهة عبر السكة نحو قضيب آخر مزود بمستقبلات موجهة بدورها نحو الأشعة تحت الحمراء. عند مرور القطار، تراقب مستشعرات الأشعة تحت الحمراء منطقة التوصيل تحديدًا، وتُصدر تنبيهًا في حال رصد أي شيء في هذه المنطقة أقل من المستوى المسموح به.

تعتمد هذه الأنظمة على مجموعة من أجهزة الفيديو في مواقع مختلفة بين القضبان وعلى جانبي المسار، للبحث عن مكونات معينة في العربة (مثل عارضة الفرامل، والزنبركات، وأوتاد الاحتكاك، وما إلى ذلك)، ثم تُخضع هذه البيانات لتحليل الصور لتحديد ما إذا كانت هناك مشكلات تتعلق بالصيانة. ^{[ 2 ]}

هذه عبارة عن مصفوفات ليزرية مثبتة بين أو مكان دعامة خشبية. تُوجّه هذه المصفوفات نحو سطح العجلة وتقيس شكلها بدقة، مع أخذ قياسات مختلفة للزوايا والأطوال. كما توفر هذه الأنظمة قياسات تفاضلية للعجلتين في مجموعة العجلات.

تقوم أجهزة الكشف عن أداء العربة بمراقبة هندسة تتبع العربة وسلوك التذبذب (عدم الاستقرار).

تشمل هندسة تتبع العربات تحديد موضع التتبع وزاوية الهجوم لكل محور، بالإضافة إلى الدوران، والانزياح، وعدم محاذاة المحاور، وخطأ التتبع لكل عربة. يمكن لأجهزة كشف أداء العربات توفير الكشف المبكر عن عيوب العربات، والإنذار المبكر بمخاطر الانحراف عن القضبان نتيجة صعود الحافة أو كسر السكة. ^{[ 5 ]}

تستخدم أجهزة الكشف عن أداء العربات في أغلب الأحيان طرقًا بصرية، ويتم تركيبها بجوار المسار مع تثبيت مستشعرات العجلات على القضبان.

تقوم هذه الكواشف إما بحقن إشارات لاسلكية في السكة الحديدية ومراقبتها، أو تعتمد على استمرارية الدوائر الكهربائية الموجودة على السكة، للكشف عن انقطاعات خطوط السكك الحديدية. وتُستخدم هذه الكواشف بشكل شائع في شبكات السكك الحديدية عالية السرعة.

هذه الكواشف عبارة عن شبكة من الكواشف الصغيرة المثبتة على امتداد محدد من السكة الحديدية. تتكون هذه الكواشف عادةً من مزيج من مجسات الحرارة ومقاييس الإجهاد (لذا فهي تقيس بالدرجات المئوية وقوة الكيلونيوتن). تقيس هذه الكواشف درجة الحرارة والإجهاد/الشد على السكة الحديدية، للتأكد من أن هذه القياسات لا تتجاوز حدود السلامة الهيكلية.

تُعاير هذه الأنظمة مبدئيًا إلى حالة "محايدة" محددة عن طريق قياس السكة الحديدية في حالة ضغط محايد (بدون سحب أو دفع) ودرجة حرارة محيطة محايدة متفق عليها. ثم يقيس النظام السكة الحديدية للكشف عما إذا كانت هذه المعايير قد انحرفت كثيرًا عن الحالة المحايدة، وسينبه النظام إذا كانت السكة الحديدية تقترب من خرق السلامة الهيكلية.

هذا مزيج من مقاييس التسارع المثبتة على السكة، ومقياس تسارع آخر مثبت في الصخر الأساسي المجاور لها. يشير ترابط هذه القياسات إلى مقدار الضوضاء المنقولة عبر السكة والمتسربة من طبقة الحصى إلى طبقات الصخر الأساسي. ويرتبط هذا ارتباطًا مباشرًا بمستويات الضوضاء في المنطقة المحيطة.

تُركّب أنظمة الضوضاء الأرضية عادةً بالقرب من الأنفاق أو داخلها.

تختلف هذه الأنظمة عن أنظمة تصوير الفيديو العامة، إذ أنها مُخصصة لتصوير الشريط الموجود أعلى السكة والذي يحتوي على بطانة الفرامل. يُحدد النظام الصفيحة الخلفية لبطانة الفرامل، ثم يحسب مقدار كتلة الفرامل المتبقية بالملليمترات. إذا لم يكتشف النظام أي كتلة فرامل بعد الصفيحة الخلفية، فإنه عادةً ما يُشير إلى أن البطانة مفقودة.

انظر: وزن القطارات أثناء الحركة وأحمال محاور القطارات

يمتد جسر فوق خط السكة الحديدية مزود بشعاعين ليزريين يسلطان الضوء على جانبي القطار المار. أي شيء يقطع الشعاع يُعتبر عيبًا. يمكن أيضًا دمج هذا المستشعر في جهاز كشف ارتفاع السيارات.