提高我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材技術(shù)檢測(cè)質(zhì)量的對(duì)策

丁文贏，楊 磊，陸 松，殷 濤

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100081)

提高我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材技術(shù)檢測(cè)質(zhì)量的對(duì)策

丁文贏，楊 磊，陸 松，殷 濤

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100081)

分析影響我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材安全可靠性的因素，提出提高我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材技術(shù)檢測(cè)質(zhì)量的對(duì)策：提高我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)質(zhì)量，加大我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材無(wú)損探傷檢測(cè)力度，完善我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材技術(shù)檢測(cè)規(guī)范。

鐵路；貨運(yùn)；裝載加固器材；安全；技術(shù)檢測(cè)；無(wú)損探傷

1 我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材安全可靠性的影響因素

我國(guó)鐵路貨物種類繁多，專用鐵路貨車運(yùn)輸比例不高，在今后較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，采用通用貨車輔以相應(yīng)的裝載加固器材仍然將是我國(guó)鐵路貨物運(yùn)輸?shù)闹饕绞絒1]。鐵路貨物裝載加固器材的安全性與可靠性對(duì)保障鐵路貨物運(yùn)輸安全十分重要[2]。然而，在實(shí)際運(yùn)用過程中，銹蝕、開焊、變形、破損、斷裂、零部件缺損等對(duì)鐵路貨物裝載加固器材的安全可靠性產(chǎn)生不同程度的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)貨物移動(dòng)、滾動(dòng)、傾覆、倒塌或墜落等重心失穩(wěn)情況，造成鐵路貨物列車偏載、集重、偏重、切軸、脫軌等行車事故，給人民的生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失。

（1）銹蝕。我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材自加工制造完成后，主要處于露天環(huán)境中，受日曬、雨淋、積雪等因素影響，容易出現(xiàn)局部或大面積油漆脫落、銹蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成裝載加固器材結(jié)構(gòu)強(qiáng)度削弱、零部件或整體性能失效，危及鐵路行車安全。以 500 m 長(zhǎng)鋼軌普通平車運(yùn)輸座架為例，在座架的底梁、隔梁分別均勻布設(shè)有若干個(gè)滾輪支撐鋼軌，目的是減少鋼軌相對(duì)非鎖定座架縱向移動(dòng)時(shí)的阻力，確保由 36 節(jié)普通平車組成的 500 m 長(zhǎng)鋼軌運(yùn)輸車組順利通過彎道和道岔。如果 500 m 長(zhǎng)鋼軌普通平車運(yùn)輸座架的滾輪發(fā)生銹蝕，存在滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)不暢或不能轉(zhuǎn)動(dòng)等問題，將引發(fā)列車脫軌、側(cè)翻等安全事故。

（2）開焊。開焊問題主要存在于長(zhǎng)期循環(huán)使用

的鐵路貨物裝載加固器材中。開焊形成的原因分為2 類。一類是制造原因，焊縫質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，存在夾渣、未焊透、焊縫厚度不足等缺陷；焊接工藝不合理，焊接過程中造成面板翹曲變形，致使焊縫承受過大的預(yù)應(yīng)力[3]。另一類是使用原因，我國(guó)的鐵路貨物裝載加固器材循環(huán)使用年限普遍較長(zhǎng)，從幾年至十幾年不等，長(zhǎng)期的日曬雨淋使焊縫銹蝕，反復(fù)承載使焊縫出現(xiàn)疲勞裂紋，另外工作人員的錯(cuò)誤操作使鐵路貨物轉(zhuǎn)載加固器材發(fā)生意外撞擊，這些都會(huì)造成開焊問題。開焊問題對(duì)我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材的安全可靠性損害較大，以卷鋼敞車運(yùn)輸座架為例，承載著幾十噸重卷鋼的運(yùn)輸座架依靠卡座固定在敞車中，如果卡座處出現(xiàn)開焊問題，座架縱向竄動(dòng)，將引發(fā)鐵路貨物列車偏重、集重等行車事故。

（3）變形。我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材發(fā)生局部或大范圍結(jié)構(gòu)變形，主要因?yàn)樵谑褂眠^程中工作人員進(jìn)行非常規(guī)操作造成。鐵路貨物裝載加固器材變形將導(dǎo)致自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度減弱，貨物的裝載加固效果變差，甚至失效，危及我國(guó)鐵路貨物運(yùn)輸行車安全。例如，卷鋼臥裝鋼制座架承載卷鋼時(shí)至少有 4 個(gè)支撐點(diǎn)，如果鋼制座架由于非常規(guī)吊裝或意外碰撞造成變形，將導(dǎo)致支撐點(diǎn)不能均勻受力，影響承載卷鋼的穩(wěn)定性，進(jìn)而威脅鐵路貨物列車的行車安全。

（4）斷裂。斷裂問題主要發(fā)生在組合型鐵路貨物裝載加固器材的連接部件。例如，用于連接貨物轉(zhuǎn)向架上架體和下架體的銷軸，以及盤條、鋼絲繩、鏈條等拉牽用鐵路貨物裝載加固器材。斷裂形成的主要原因有：母材內(nèi)部存在氣孔、分層、夾雜物等缺陷[4]；鐵路貨物裝載加固器材使用過程中產(chǎn)生磨損、割傷、疲勞裂紋等破壞。鐵路貨物裝載加固器材發(fā)生斷裂將引發(fā)重大鐵路運(yùn)輸安全事故，以預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁普通平車運(yùn)輸轉(zhuǎn)向架為例，如果連接上架體和下架體的銷軸發(fā)生斷裂，100 多噸重預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁將從鐵路列車上墜落，后果嚴(yán)重程度不堪設(shè)想。

（5）零部件缺損。由于操作人員崗位責(zé)任意識(shí)不強(qiáng)、操作技能不夠?qū)I(yè)熟練等原因，在鐵路貨物裝載加固器材的使用過程中，一些零部件容易發(fā)生脫落或損壞。另外，我國(guó)鐵路部分?？空镜燃?jí)不高、安全防護(hù)設(shè)備簡(jiǎn)陋、安全管理人員較少，當(dāng)貨物列車停留時(shí)間較久時(shí)，容易發(fā)生鐵路貨物裝載加固器材上易拆卸的零部件丟失現(xiàn)象。鐵路貨物裝載加固器材零部件缺損，尤其是關(guān)鍵位置的零部件缺損，將導(dǎo)致貨物裝載加固失效，貨物發(fā)生竄動(dòng)、滾動(dòng)、傾覆、墜落等事故，嚴(yán)重影響鐵路貨物運(yùn)輸行車安全。以長(zhǎng)鋼軌普通平車運(yùn)輸座架為例，座架的底梁和隔梁上設(shè)有限制長(zhǎng)鋼軌橫向移動(dòng)的側(cè)輪組。由于較易拆卸，側(cè)輪組如果發(fā)生缺損，將導(dǎo)致長(zhǎng)鋼軌橫向限位失效，造成貨物列車偏載，甚至脫軌等事故。

2 提高我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材技術(shù)檢測(cè)質(zhì)量的對(duì)策

2.1 提高我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)質(zhì)量

目前，我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)主要采用電阻應(yīng)變計(jì)法，對(duì)被測(cè)裝載加固器材加載相應(yīng)載荷情況下，通過讀取布置在裝載加固器材關(guān)鍵位置上電阻應(yīng)變計(jì)中電阻變化值，計(jì)算求得相應(yīng)位置應(yīng)力變化狀態(tài)，分析裝載加固器材結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是否符合相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)而判定被測(cè)裝載加固器材是繼續(xù)使用，還是維修處理或廢棄。為保證上路運(yùn)行的裝載加固器材全部處于安全可靠狀態(tài)，避免對(duì)裝載加固器材結(jié)構(gòu)性能錯(cuò)判、誤判，進(jìn)一步提高我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)質(zhì)量，特別是檢測(cè)準(zhǔn)確性，尤為重要。然而，我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)場(chǎng)所主要為露天環(huán)境，條件比較惡劣，影響裝載加固器材結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)準(zhǔn)確性的因素較多，對(duì)檢測(cè)人員的技術(shù)水平、從業(yè)經(jīng)驗(yàn)、整體素質(zhì)要求較高。

2.1.1 提高測(cè)點(diǎn)布置質(zhì)量

裝載加固器材結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)過程中，測(cè)點(diǎn)布置是重要環(huán)節(jié)，測(cè)點(diǎn)布置質(zhì)量好壞直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性[5]。提高測(cè)點(diǎn)布置質(zhì)量的主要措施如下。

（1）選取適宜的電阻應(yīng)變計(jì)。我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材和電阻應(yīng)變計(jì)的種類均較多，檢測(cè)人員應(yīng)根據(jù)被測(cè)裝載加固器材的材質(zhì)特點(diǎn)和電阻應(yīng)變計(jì)的特性，選取最適宜搭配。

（2）保證測(cè)點(diǎn)位置選取準(zhǔn)確性。檢測(cè)人員進(jìn)行

實(shí)際測(cè)量前，必須深入分析被測(cè)裝載加固器材在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的受力狀態(tài)，對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)件可以借助有限元分析軟件，保證測(cè)試點(diǎn)選取的準(zhǔn)確性、全面性。

（3）確保電阻應(yīng)變計(jì)布置方向與預(yù)定方向的一致性。如果電阻應(yīng)變計(jì)布置方向與預(yù)定方向存在夾角，即使角度很小，都將嚴(yán)重影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.1.2 做好干擾因素防護(hù)工作

為了避免環(huán)境中相關(guān)因素對(duì)測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性的影響，裝載加固器材結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)過程中的防護(hù)工作必須準(zhǔn)備充分。

（1）為了避免環(huán)境溫度變化對(duì)電阻應(yīng)變計(jì)的干擾，應(yīng)采用溫度補(bǔ)償法進(jìn)行測(cè)量，并且保證工作電阻應(yīng)變計(jì)和補(bǔ)償電阻應(yīng)變計(jì)的聯(lián)接導(dǎo)線型號(hào)、長(zhǎng)度相同，并捆扎在一起，避免環(huán)境溫度變化對(duì)導(dǎo)線電阻的干擾。另外，為避免電磁波的干擾，連接導(dǎo)線應(yīng)選用多芯屏蔽電纜，而且多芯屏蔽電纜的金屬屏蔽網(wǎng)在儀器端應(yīng)接地。

（2）確保電阻應(yīng)變計(jì)敏感柵對(duì)地的絕緣電阻大于 500 MΩ，以避免在電阻應(yīng)變計(jì)受潮狀態(tài)下采集到失真數(shù)據(jù)。

（3）注意調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)采集儀器的靈敏系數(shù)，避免導(dǎo)線電阻對(duì)數(shù)據(jù)采集靈敏度的影響。

2.1.3 加強(qiáng)從業(yè)人員的培訓(xùn)與教育

由于我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚不完善，缺乏統(tǒng)一的試驗(yàn)、檢驗(yàn)方法[6]，加之各檢測(cè)單位技術(shù)裝備水平、人員素質(zhì)存在一定程度的差距，導(dǎo)致在裝載加固器材的技術(shù)指標(biāo)和質(zhì)量水平的判別上存在較大差異，成為鐵路貨物運(yùn)輸安全的隱患。檢測(cè)單位應(yīng)加大實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)施投入力度，及時(shí)檢修、適時(shí)更新儀器設(shè)備，合理布局實(shí)驗(yàn)室，改善實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)環(huán)境，使實(shí)驗(yàn)室具備與自身所承擔(dān)檢測(cè)任務(wù)相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)用房和儀器設(shè)備。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，從思想上提高檢測(cè)人員對(duì)鐵路貨物裝載加固器材技術(shù)檢測(cè)工作重要性的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)安全風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，努力保持從業(yè)人員“高標(biāo)準(zhǔn)、講科學(xué)、不懈怠”的工作態(tài)度[7]；通過定期教育和培訓(xùn)，確保檢測(cè)人員及時(shí)掌握現(xiàn)行適用標(biāo)準(zhǔn)，了解鐵路貨物裝載加固器材領(lǐng)域科技成果的前沿動(dòng)態(tài)，提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的實(shí)際操作技能。

2.2 加大我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材無(wú)損探傷檢測(cè)力度

我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材中的鋼結(jié)構(gòu)件，在加工和使用過程中存在多種缺陷。例如，涉及原材料時(shí)存在裂紋、氣孔、分層、夾渣等缺陷，焊縫時(shí)存在咬邊、弧坑、焊瘤、裂紋、氣孔、未焊透等缺陷，另外還有加工制作缺陷和鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)輸、安裝和使用維護(hù)中的缺陷。為防止上述鐵路貨物裝載加固器材缺陷對(duì)我國(guó)鐵路貨物安全運(yùn)輸造成危害，應(yīng)加大我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材無(wú)損探傷檢測(cè)力度，嚴(yán)控焊縫外觀檢驗(yàn)、滲透檢測(cè)、磁粉檢測(cè)和超聲波檢測(cè)環(huán)節(jié)。

2.2.1 仔細(xì)檢驗(yàn)焊縫外觀

檢測(cè)人員應(yīng)借助 5～10 倍放大鏡仔細(xì)檢查焊縫是否存在咬邊、弧坑、焊瘤、夾渣、裂紋、氣孔、未焊透等缺陷；采用硝酸酒精侵蝕檢查焊縫是否存在裂紋，當(dāng)發(fā)現(xiàn)可疑處時(shí)，應(yīng)將漆膜除凈、打光，并用丙酮清洗干凈，滴上濃度 5%～10% 硝酸酒精，認(rèn)真查看是否存在褐色顯示的裂紋；重要的焊縫還應(yīng)采用紅色滲透液著色探傷。

2.2.2 加大對(duì)關(guān)鍵部件的超聲波探傷比例和范圍

超聲波探傷具有檢測(cè)厚度大、靈敏度高、速度快、成本低、對(duì)人體無(wú)害等特點(diǎn)，利用該方法能夠?qū)﹁F路貨物裝載加固器材中存在的裂紋、氣孔、分層、夾渣等缺陷進(jìn)行精確定位和定量[8]。為了確保我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材的安全可靠性，應(yīng)努力擴(kuò)大對(duì)鐵路貨物裝載加固器材關(guān)鍵部件的超聲波探傷比例和范圍。需要引起注意的是，超聲波探傷適合于厚度較大的零部件檢驗(yàn)，而且對(duì)工作表面平滑度要求較高，技術(shù)操作難度較大，應(yīng)由經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)水平較高的檢驗(yàn)人員執(zhí)行。

2.2.3 利用磁粉探傷做好近表面處缺陷檢驗(yàn)

磁粉探傷是通過磁粉在鐵路貨物裝載加固器材缺陷附近漏磁場(chǎng)中的堆積以檢測(cè)鐵磁性材料表面或近表面處缺陷的一種無(wú)損檢測(cè)方法，具有成本低、缺陷顯示直觀、檢驗(yàn)速度快、檢驗(yàn)準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于檢測(cè)鐵磁性材料表面和近表面尺寸很小、間隙極窄的微裂紋。充分利用磁粉探傷做好鐵路貨物裝載加固器材中原材料、半成品、成品工件的近表面處缺陷檢

驗(yàn)，能夠進(jìn)一步保障我國(guó)鐵路貨物運(yùn)輸安全。

2.3 完善我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材技術(shù)檢測(cè)規(guī)范

目前，我國(guó)在鐵路貨物裝載加固器材方面的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主要為《裝載加固材料和裝置》(TB/T 3079—2005)。其中，第 1 部分為貨物轉(zhuǎn)向架，第 2 部分為條形草支墊，第 3 部分為鐵泥塑料擋，第 4 部分為上封式網(wǎng)繩，第 5 部分為固定捆綁鐵索。這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)裝載加固材料或裝置明確規(guī)定了制作和技術(shù)要求，以及檢驗(yàn)內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)和方法等，對(duì)鐵路貨物裝載加固器材的質(zhì)量控制和管理起到應(yīng)有的作用。然而，這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行多年，有的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)今鐵路發(fā)展需求，如我國(guó)《鐵路貨物裝載加固規(guī)則》中對(duì)長(zhǎng)期循環(huán)使用的貨物轉(zhuǎn)向架要求每 5 年進(jìn)行 1 次綜合技術(shù)檢測(cè)，而在實(shí)際使用過程中，每年均有鐵路局自行根據(jù)實(shí)際需求組織檢測(cè)。另外，鋼座架的檢測(cè)方法和周期均由鐵路局自行掌握，缺乏統(tǒng)一的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。研究制定可循環(huán)裝載加固器材檢測(cè)方法，完善既有標(biāo)準(zhǔn)尤為重要和緊迫。

3 結(jié)束語(yǔ)

提高我國(guó)鐵路貨物裝載加固器材的技術(shù)檢測(cè)質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)鐵路貨物裝載加固器材安全可靠性的監(jiān)管力度，杜絕鐵路貨物裝載加固器材帶病上路，對(duì)于確保我國(guó)鐵路貨物運(yùn)輸安全，更好地推進(jìn)我國(guó)鐵路貨運(yùn)組織改革，保障敞開收貨、實(shí)貨組織裝車、隨到隨運(yùn)的鐵路貨物運(yùn)輸組織方式順利實(shí)施具有重要意義。

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（責(zé)任編輯 馮姍姍）

Countermeasures of Increasing Technical Detection Quality of Railway Freight Loading Reinforcement Equipment in China

DING Wen-ying, YANG Lei, LU Song, YIN Tao
(Transportation and Economics Research Institute, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China)

This paper analyzes the factors influencing the safety and reliability of railway freight loading reinforcement equipments in China, and puts forward countermeasures of increasing the technical detection quality of the equipments in China, such as increasing the detection quality of structure strength of the equipments, intensifying the efforts of non-destructive flaw detection for the equipments, and improving technical detection standards of the equipments.

Railway; Freight Transportation; Loading Reinforcement Equipment; Safety; Technical Detection; Non-destructive Flaw Detection

1004-2024(2016)03-0043-04

U294.25

B

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2016.03.10

2016-02-17

丁文贏 (1984—)，男，山東德州人，碩士研究生。楊磊(1980—)，男，江蘇徐州人，碩士研究生。陸松 (1970—)，男，安徽蚌埠人，博士研究生。殷濤 (1980—)，男，四川邛崍人，大學(xué)本科。

中國(guó)鐵路總公司專項(xiàng)任務(wù) (Z2013-037)