來源：《機(jī)電信息》 2020年第29期

包麗靜

（吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

摘　要：為保證列車的高速運(yùn)行安全，同時(shí)提高鐵路檢修部門的檢修效率與檢修能力，常采用無損檢測(cè)技術(shù)和車輛動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)配合使用的方式，為列車運(yùn)行全過程提供安全保障。

關(guān)鍵詞：超聲波檢測(cè)；磁粉檢測(cè)；車輛動(dòng)態(tài)檢測(cè)

0　引言

鐵路運(yùn)輸作為我國重要的交通運(yùn)輸方式，承擔(dān)著我國70%的運(yùn)輸任務(wù)。鐵路提速、重載的進(jìn)一步發(fā)展，尤其是高速鐵路的迅速發(fā)展，對(duì)鐵路車輛運(yùn)行安全提出了更為嚴(yán)格的要求。車輛檢修維護(hù)應(yīng)用的檢測(cè)方法可以分為兩大類：一是用于車輛靜止?fàn)顟B(tài)，在車輛分解的前提下應(yīng)用的無損檢測(cè)技術(shù)，主要有超聲波檢測(cè)和磁粉檢測(cè)兩種；二是用于車輛運(yùn)行過程中的車輛動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)。

1　無損檢測(cè)技術(shù)

鐵路上應(yīng)用Z為廣泛的無損檢測(cè)方法是超聲波探傷和磁粉探傷兩種方法。特別是機(jī)車、車輛零部件，如車輪、車軸、軸承、齒輪等，需要超聲波檢測(cè)和磁粉檢測(cè)技術(shù)配合使用。

1.1    超聲波檢測(cè)技術(shù)

1.1.1    車軸的超聲波檢測(cè)

利用超聲波檢測(cè)車軸缺陷，首先需要確定檢測(cè)對(duì)象是空心車軸還是實(shí)心車軸。檢測(cè)對(duì)象為空心車軸時(shí)，可以將直探頭伸入車軸中心通孔，通過一次掃查實(shí)現(xiàn)全面檢測(cè)。檢測(cè)對(duì)象為實(shí)心車軸時(shí)，分析得出車軸易發(fā)生疲勞缺陷的部位分布在應(yīng)力較大的位置，如車軸軸頸根部、輪座鑲?cè)氩客鈧?cè)（10～30 mm）和內(nèi)側(cè)（5～30 mm），另外傳動(dòng)齒輪鑲?cè)氩績?nèi)外側(cè)也是易產(chǎn)生疲勞裂紋的區(qū)域。若缺陷不易被檢查出來，尤其在不退輪的情況下，需采用多種角度探頭實(shí)現(xiàn)全面檢查。探傷中使用的橫波探頭超聲波頻率為2.5 MHz，小角度縱波探頭超聲波頻率為2.5 MHz或4～5 MHz，可檢出缺陷靈敏度為2 mm的人工缺陷。探傷方法主要有直探頭縱波探傷、小角度縱波探傷和橫波探傷。

1.1.2    車輪探傷

按照車輪上產(chǎn)生的裂紋延伸方向可以將裂紋定義為周向裂紋、徑向裂紋和斜裂紋3種。周向裂紋沿車輪圓周方向發(fā)展，發(fā)展到一定程度就會(huì)延伸至車輪踏面，容易導(dǎo)致車輪掉塊或車輪崩裂。沿車輪直徑方向擴(kuò)展的徑向裂紋，是車輪裂紋中危險(xiǎn)等級(jí)較高的裂紋，可導(dǎo)致車輪崩裂。與直徑方向成一定角度的斜裂紋，相對(duì)擴(kuò)展速度慢、危險(xiǎn)性低。利用超聲波雙晶探頭掃查踏面，只能探測(cè)到周向裂紋，對(duì)徑向裂紋和斜裂紋的檢查能力極低。徑向裂紋和斜裂紋的探測(cè)則需要用折射角大于62°的斜探頭進(jìn)行探測(cè)。

1.1.3    輪輞、輪緣探傷

在運(yùn)用超聲波探測(cè)缺陷的過程中，由于沒有合適的探測(cè)面且探測(cè)角度不易獲取，輪輞、輪緣是車輪上Z難檢測(cè)的位置。經(jīng)過長期實(shí)踐，得出采用大角度橫波探頭可以在輪輞中獲取其圓周界面的多次反射波。輪緣裂紋的探傷如果采用縱波探傷方法，不管是直探頭還是雙晶探頭，幾乎都無法探測(cè)輪緣裂紋，所以對(duì)輪緣裂紋的檢測(cè)一般使用大角度橫波探傷。

1.2    磁粉探傷

磁粉探傷作為鐵路車輛檢修中運(yùn)用Z廣泛的一種無損檢測(cè)手段，檢測(cè)對(duì)象包括輪對(duì)、車鉤、構(gòu)架、制動(dòng)梁等重要走形部件。其工作原理是利用電磁場對(duì)檢測(cè)工件進(jìn)行磁化，工件表面及其附近存在缺陷時(shí)，會(huì)在其附近區(qū)域產(chǎn)生漏磁場，施加在工件表面的磁粉就會(huì)在此處聚集形成磁痕，顯示鐵磁性材料表面或近表面的不連續(xù)性和缺陷。作為一名磁粉探傷人員，是否能夠正確判斷磁痕極為重要，這直接影響探傷的準(zhǔn)確性。

磁粉探傷效果除受探傷工操作水平影響外，還會(huì)受到磁懸液濃度、探傷機(jī)性能等因素的影響。為保證探傷系統(tǒng)探傷結(jié)果的靈敏度，每天開工作業(yè)前以及作業(yè)結(jié)束后都需要完成系統(tǒng)綜合性能校驗(yàn)。性能校驗(yàn)包括常規(guī)檢查、磁懸液濃度檢查和系統(tǒng)綜合靈敏度試驗(yàn)。系統(tǒng)綜合靈敏度試驗(yàn)采用A1型標(biāo)準(zhǔn)試片，粘貼試片時(shí)，試片刻槽面應(yīng)與零部件表面密貼，“+”刻槽中應(yīng)有一條刻槽與被探測(cè)零部件的中心線平行，用膠帶沿試片四周呈“井”字形將試片粘貼牢固、平整，嚴(yán)禁膠帶紙遮蓋試片刻槽部位。試片應(yīng)粘貼在探傷部位磁場較弱或較易產(chǎn)生裂紋的部位。

2　車輛動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)

為保證車輛運(yùn)行安全、穩(wěn)定，同時(shí)提高列車運(yùn)行效率，鐵路部門針對(duì)運(yùn)行列車采取軸溫檢測(cè)、運(yùn)行品質(zhì)檢測(cè)、輪對(duì)狀態(tài)檢測(cè)、重要走形部件故障狀態(tài)檢測(cè)等多種綜合的動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)對(duì)列車進(jìn)行綜合檢測(cè)。

2.1    軸溫檢測(cè)

采用車輛軸溫傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)動(dòng)車組列車和客車的車軸溫度，監(jiān)督軸溫防止熱軸燃軸事故的發(fā)生。對(duì)于貨物列車則采用鐵路車輛軸溫智能檢測(cè)設(shè)備（THDS），實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)軸溫檢測(cè)。紅外線軸溫檢測(cè)基于維恩位移定律，對(duì)不同溫度車軸產(chǎn)生的紅外線進(jìn)行計(jì)算反推出車軸溫度。軸溫?測(cè)通過熱敏電阻探測(cè)器或光子探測(cè)器接受紅外線，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理。軸溫檢測(cè)準(zhǔn)確率高，可以很好地防范列車熱軸切軸事故。

2.2    故障動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)

傳統(tǒng)車輛檢測(cè)技術(shù)中，由車輛檢車員在車站對(duì)站停列車進(jìn)行整車狀態(tài)檢查，人工作業(yè)不僅工作環(huán)境惡劣，還需要列車長時(shí)間站停，影響整體運(yùn)輸效率。采用車輛故障動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工檢車作業(yè)可以解決這一問題。TFDS系統(tǒng)是Z早的車輛故障動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用于貨物列車動(dòng)態(tài)檢測(cè)。故障動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)技術(shù)的核心是圖像采集技術(shù)，需要以高清攝像頭的成熟運(yùn)用為基礎(chǔ)，解決大量高清圖片的傳輸問題。隨著圖像檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展成熟，用于客車的TVDS系統(tǒng)及用于動(dòng)車組列車的TEDS系統(tǒng)已經(jīng)在鐵路系統(tǒng)得到全面推廣。

2.3    車輛運(yùn)行品質(zhì)檢測(cè)

車輛運(yùn)行品質(zhì)是車輛性能的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。車輛運(yùn)行品質(zhì)Z直接的體現(xiàn)是列車的振動(dòng)，直接影響車輛運(yùn)行平穩(wěn)性、乘客乘坐舒適性以及列車運(yùn)行安全。TPDS系統(tǒng)通過線路設(shè)置整體無砟軌道建立軌道測(cè)試平臺(tái)，在軌枕與鋼軌之間設(shè)置二維板式傳感器，軌腰處設(shè)置不打孔剪力傳感器，傳感器采集列車通過測(cè)試平臺(tái)時(shí)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算模型分析得出列車通過時(shí)兩側(cè)承受的垂向振動(dòng)及橫向振動(dòng)，從而判定列車是否存在超載、偏載、踏面損傷等影響列車運(yùn)行品質(zhì)的缺陷。

2.4    車輛輪對(duì)狀態(tài)在線檢測(cè)系統(tǒng)

輪對(duì)作為列車主要承載結(jié)構(gòu)，若車輪踏面存在損傷，將導(dǎo)致嚴(yán)重的行車安全事故。輪對(duì)狀態(tài)在線檢測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)每次入庫時(shí)對(duì)輪對(duì)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)檢查，主要檢測(cè)輪緣厚度、輪緣高度、踏面圓周磨耗及擦傷、輪對(duì)內(nèi)側(cè)距、車輪直徑、輪輞寬度等車輪基本參數(shù)，可以準(zhǔn)確檢測(cè)車輪踏面表面及近表面缺陷，實(shí)現(xiàn)缺陷位置的精確定位，滿足對(duì)輪對(duì)的測(cè)量需求。檢測(cè)結(jié)果可為車輛維修基地是否對(duì)輪對(duì)進(jìn)行鏇切提供數(shù)據(jù)支撐。

3　結(jié)語

隨著動(dòng)車組列車的快速發(fā)展，鐵路車輛運(yùn)行的速度更快，貨物列車也實(shí)現(xiàn)了重載提速，這對(duì)列車運(yùn)行安全提出了更高的要求，同時(shí)也對(duì)車輛部門的檢修能力提出更高要求。鐵路車輛檢修部門通過車輛動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)與車輛無損檢測(cè)技術(shù)相配合的方式，對(duì)鐵路車輛進(jìn)行全面檢測(cè)。一般從外觀缺陷、運(yùn)行品質(zhì)、軸承溫度、輪對(duì)狀態(tài)4個(gè)方面對(duì)運(yùn)行過程中的車輛進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)。轉(zhuǎn)向架、輪對(duì)、軸承等重要走行部部件的細(xì)小缺陷和內(nèi)部缺陷可通過無損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。

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