Использование эффекта поляризации отраженного света для бесконтактной диагностики железнодорожных рельсов

Предложен новый метод бесконтактной оптической диагностики железнодорожного полотна, который позволяет выявлять локальные дефекты рельсов (волны, сколы, трещины и др.) и может обеспечить оперативность осмотра железнодорожных путей с помощью дистанционно пилотируемых летательных аппаратов или других видов летательной техники. Метод обнаружения дефектов заключается в регистрации отраженного от поверхности головки рельсов света (который становится при этом частично поляризованным) с использованием фотоприемного устройства, снабженного поляризационным фильтром. Для описания поляризованного света был выбран вектор Стокса, так как с его помощью легче анализировать прохождение лучей света через оптические системы. Показано, что последующая алгоритмическая обработка полученных изображений позволяет повысить контраст дефектов по сравнению с контрастом при обычной видеорегистрации. Были проведены эксперименты для проверки возможности визуализации дефектов непосредственно на железнодорожных путях, которые подтвердили эффективность метода. Метод является новым, поэтому необходимы дополнительные исследования по определению оптимальных характеристик поляризационной съемки с учетом разнообразия встречающихся дефектов.

Литература

[1] Базулин Е.Г. Получение изображений дефектов в перьях подошвы рельсов методом SAFT с учетом многократного отражения ультразвукового импульса от границ объекта контроля // Дефектоскопия. 2010. № 2. С. 63-77.

[2] Подгорная Л.Н. Разработка и исследование системы диагностики рельсового пути на микромеханических чувствительных элементах: автореф. дис. ... канд. техн. наук, Санкт-Петербург, 2010. 15 с.

[3] Боронахин А.М., Гупалов В.И., Мочалов А.В. Способ инерциальных измерений неровностей рельсового пути: пат. № 2242391 Российская Федерация. 2002.

[4] Ходорковский Я.И., Анучин О.Н., Гусинский В.З., Емельянцев Г.И. Способ и устройство контроля состояния рельсовой колеи: а.с. 2123445. 1998.

[5] Olhoeft G.R., Selig E.T. Ground penetrating radar evaluation of railway track substructure conditions // Proceedings of SPIE. 2002. Vol. 4758. P. 48.

[6] Eyre-Walker R.E.A., Earp G.K. Application of aerial photography to obtain ideal data for condition based risk management of rail networks // The 4th IET International Conference on Railway Condition Monitoring 18-20 June 2008, Conference Centre, Derby, UK.

[7] Техническая эксплуатация железных дорог и безопасность движения / под ред. Э.В. Воробьева, А.М. Никонова. М.: Маршрут, 2005. 531 с.

[8] Соколов А.В. Оптические свойства металлов. M.: ГИФМЛ, 1961. 464 с.

[9] Ивашов С.И., Разевиг В.В., Лeвин Б.А., Бугаев А.С., Воробьев В.Б., Недорчук Б.Л. Способ оптического определения неровностей и дефектов рельсового пути: пат. № 2489291 Российская Федерация. 2013.

[10] Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Физматлит, 1976. 926 с.

[11] Шерклифф У. Поляризованный свет. М.: Мир, 1965. 264 с.

[12] Cremer F., Jong W., Schutte K. Infrared polarization measurements and modeling applied to surface-laid antipersonnel landmines // Opt. Eng. 41, 1021; doi: 10.1117/1.1467362.