鐵路車輛輪對(duì)檢測技術(shù)研究

白功義

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，我國鐵路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展也越來越迅速，鐵路運(yùn)輸企業(yè)是鐵路行業(yè)中的重要組成部分，主要是各種貨物的運(yùn)輸，隨著鐵路運(yùn)輸事業(yè)的不斷發(fā)展，鐵路車輛設(shè)備出現(xiàn)的故障問題也越來越多，本文主要對(duì)鐵路車輛的輪對(duì)故障進(jìn)行分析，探討車輛輪對(duì)檢測技術(shù)，旨在提高車輛運(yùn)輸過程中的安全水平。

關(guān)鍵詞：車輛運(yùn)輸 輪對(duì) 檢測技術(shù)

中圖分類號(hào)：U279 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）10-0-01

引言

車輛輪對(duì)是現(xiàn)代鐵路車輛中的重要部件，是保證鐵路運(yùn)輸安全、鐵路車輛正常運(yùn)行的關(guān)鍵，在鐵路車輛運(yùn)行過程中，輪對(duì)故障比較常見，車輛輪對(duì)故障會(huì)影響車輛的荷載能力，還會(huì)對(duì)車輛的通行速度以及其他各個(gè)方面的生產(chǎn)產(chǎn)生十分重要的影響，因此，對(duì)車輛的輪對(duì)故障進(jìn)行處理，加強(qiáng)對(duì)輪對(duì)故障的檢測，是鐵路車輛運(yùn)輸過程中一個(gè)十分必要的過程。在車輛輪對(duì)故障檢測過程中，輪對(duì)故障的檢測方法有動(dòng)態(tài)檢測、靜態(tài)檢測等措施，不同的方法適應(yīng)于不同的故障，在檢測過程中必須要合理地選擇檢測技術(shù)，同時(shí)要做好車輛輪對(duì)的日常維護(hù)和保養(yǎng)，提高輪對(duì)的工作效率，減少故障率。

一、車輛輪對(duì)故障檢測方法分析

在鐵路車輛的運(yùn)行過程中，輪對(duì)是機(jī)車車輛與鋼軌接觸的部分，是兩個(gè)車輪牢固地壓裝在同一根車軸上組成的，輪對(duì)的主要作用是保證運(yùn)輸車輛可以在鐵軌上運(yùn)行，保證運(yùn)行方向準(zhǔn)確，同時(shí)要承受來自機(jī)車車輛的全部荷載，包括靜態(tài)荷載和動(dòng)態(tài)荷載兩個(gè)部分，將車輛的荷載傳遞給鋼軌，同時(shí)將因?yàn)榫€路不平順帶來的荷載傳遞給機(jī)車車輛的各個(gè)零部件。此外，機(jī)車車輛的驅(qū)動(dòng)以及制動(dòng)過程也是通過輪對(duì)完成的，在鐵路車輛設(shè)計(jì)過程中，對(duì)車軸以及車輪的組裝壓力和壓裝過程有十分嚴(yán)格的要求，一般要求車輛輪對(duì)的內(nèi)側(cè)距離要保持在1353±3mm范圍之內(nèi)，而且為了確保車輛可以穩(wěn)定運(yùn)行，除了要降低輪軌之間的相互作用力以及阻力之外，車軸軸頸和車輪踏面的加工橢圓度和偏心度以及車輪軸的頸椎度都不能超過要求范圍。

隨著鐵路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，貨車的承載重量越來越大，對(duì)貨車的安全性和穩(wěn)定性的要求也越來越高，在長期運(yùn)行過程中，輪對(duì)很容易受到磨損。從歷史記錄來看，車輛輪對(duì)故障的發(fā)生率較高，而且出現(xiàn)輪對(duì)故障的時(shí)候會(huì)帶來嚴(yán)重的危害，很容易導(dǎo)致人員傷亡，不僅會(huì)對(duì)人們?nèi)罕姷纳?，還會(huì)對(duì)人民群眾的正常生活和國家的利益構(gòu)成威脅。在鐵路車輛的實(shí)際運(yùn)行過程中，為了能夠?qū)\(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行保證，必須要對(duì)輪對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)處理，定期加強(qiáng)輪對(duì)故障的檢測，對(duì)輪對(duì)故障進(jìn)行處理。從當(dāng)前實(shí)際情況來看，對(duì)輪對(duì)故障進(jìn)行檢測時(shí)，主要方法有兩種，一種是靜態(tài)檢測法，一種是動(dòng)態(tài)檢測法，靜態(tài)檢測法主要針對(duì)的是車輛檢修過程中的相關(guān)測量工作，動(dòng)態(tài)檢測法則主要針對(duì)的是車輛運(yùn)行過程中的相關(guān)測量過程，可以在線測量車輛輪對(duì)。無論是靜態(tài)檢測還是動(dòng)態(tài)檢測，其檢測包括的內(nèi)容主要以下幾個(gè)方面：第一，便攜式測量方式，這種測量方式主要是對(duì)輪對(duì)的單一幾何尺寸以及幾個(gè)幾何尺寸進(jìn)行測量的過程，使用的主要工具是傳感器，這種測量方法具有十分明顯的優(yōu)勢，操作也比較簡單，在測量過程中沒有明顯的缺點(diǎn)，唯一的問題是測量過程中的參數(shù)不夠全面，而且測量過程中的自動(dòng)化程度較低。第二，接觸式自動(dòng)測量方式，這種測量方式是將輪對(duì)支起之后，對(duì)其進(jìn)行推動(dòng)，使輪對(duì)旋轉(zhuǎn)，然后檢測輪對(duì)問題的一種方法，檢測過程中主要的工具是接觸式傳感器，在檢測過程中很容易出現(xiàn)傳感器損壞。第三，非接觸式測量方式，這種測量方式所旋轉(zhuǎn)的主要技術(shù)是CCD技術(shù)以及激光傳感技術(shù)，不僅能夠在線測量輪對(duì)的故障，而且檢測的速度很快，由于效率很高，所以這種檢測方式在輪對(duì)檢測過程中十分常用。

二、車輛輪對(duì)檢測技術(shù)

1.靜態(tài)檢測技術(shù)

1.1專用卡尺法。靜態(tài)檢測法是車輛靜止過程中進(jìn)行檢測的一種方法，當(dāng)前實(shí)際操作過程中卡尺法主要用于LLJ-4型鐵路車輛的輪對(duì)中，這種檢測方法的操作十分簡單，但是也存在一些缺點(diǎn)，在測量的過程中不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測量，必須要人工測量，而且由于人工測量會(huì)導(dǎo)致讀書不準(zhǔn)，誤差較大，會(huì)影響檢測結(jié)果的精準(zhǔn)性。

1.2輪對(duì)自動(dòng)測量裝置。輪對(duì)自動(dòng)測量裝置是對(duì)輪對(duì)故障進(jìn)行自動(dòng)檢測的一種工具，這種裝置的基礎(chǔ)是平行四邊形結(jié)構(gòu)，利用該裝置可以同時(shí)檢測車輛輪對(duì)的各種參數(shù)，主要包括車輪踏面直徑、車輪踏面的磨損情況、擦傷情況，如果檢測結(jié)果比較理想，測量系統(tǒng)中的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)正好與平行四邊形機(jī)構(gòu)中的測量尺邊緣部分相對(duì)應(yīng)，則可以將自動(dòng)測量裝置放置在踏面的滾動(dòng)圓上，在這種情況下，踏面滾動(dòng)圓和內(nèi)側(cè)面之間的距離要控制在70mm左右。利用測量機(jī)構(gòu)對(duì)車輪進(jìn)行測量的時(shí)候，可以利用激光位移傳感器對(duì)波形進(jìn)行記錄，一般檢測出來的波形為梯形，然后可以對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行比較，對(duì)于彈面上的任意點(diǎn)之間的距離進(jìn)行測量。對(duì)于平行四邊形測量結(jié)構(gòu)而言，測量尺平動(dòng)的主要發(fā)生因素為三個(gè)參數(shù)差值，利用位移傳感器可以將這個(gè)差值測量出來，通過檢測可以反映出踏面上的擦傷情況，如果有擦傷，則測量尺寸會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的移動(dòng)，而且移動(dòng)的方式主要是在局部位置中，經(jīng)過進(jìn)一步測量，還可以對(duì)踏面的擦傷長度、擦傷的深度、剝離的長度等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測量。平行四邊形的輪對(duì)自動(dòng)測量裝置的測量周期大約為40秒，而且各個(gè)部分的測量誤差比較小，能夠充分確保測量的精確性，測量結(jié)果中，輪對(duì)彈面上的任一點(diǎn)之間的距離控制在0.3mm以下，輪緣厚度的誤差保持在0.4mm以下，踏面的磨損誤差保持在0.2m以下，在對(duì)輪對(duì)進(jìn)行檢修的時(shí)候，應(yīng)該要講車輪從機(jī)車上卸載下來，然后方便使用檢測儀器或者裝置進(jìn)行測量。

2.動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)

2.1超聲遙測檢測裝置。超聲檢測裝置屬于自動(dòng)化檢測裝置，可以利用超聲檢測，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛輪對(duì)的非接觸式檢測，不需要直接接觸輪對(duì)就可以完成檢測目標(biāo)，所以當(dāng)車輛在運(yùn)行的時(shí)候也可以進(jìn)行檢測。如果鐵路車輛的運(yùn)行速度控制在每小時(shí)5km以內(nèi)，則可以利用超聲遙測傳感器對(duì)車輪各個(gè)表面之間的距離進(jìn)行測量，然后對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到鐵路車輛相關(guān)參數(shù)，例如對(duì)輪緣的厚度、車輛的直徑以及踏面的磨損情況、垂直磨耗。利用超聲遙測檢測裝置對(duì)輪對(duì)故障進(jìn)行檢測的時(shí)候，得到的參數(shù)誤差不是很大，所以可以得到比較精準(zhǔn)的測量值，但是該裝置也有一定的問題，即測量得到的數(shù)據(jù)比較復(fù)雜，而且在安裝設(shè)備的時(shí)候難度比較大。endprint

2.2以圖像為基礎(chǔ)自動(dòng)檢測方法。以圖像為基礎(chǔ)的檢測方法有十分廣泛的應(yīng)用，主要包括以下幾個(gè)方面：第一，車輪踏面形狀自動(dòng)檢測裝置，對(duì)于這種檢測裝置而言，主要包括五個(gè)部分，分別是激光束、車輪檢測器、CCD以及同步檢測傳感器和遮光板，當(dāng)車輪通過檢測裝置的時(shí)候，可以通過激光束的照射，利用光電傳感器捕捉到車輪邊緣情況，同時(shí)可以選擇高速隨機(jī)光柵攝影，對(duì)各種畫面進(jìn)行清晰地記錄。第二，利用輪對(duì)自動(dòng)診斷裝置，可以在車輪上投射縫隙光的光帶，從而可以很好地辨認(rèn)出輪對(duì)的輪廓，另外，以攝像機(jī)對(duì)光束進(jìn)行捕捉，可以將輪緣的厚度、踏面的磨損情況進(jìn)行反映。國際上對(duì)圖像檢測方法的研究比較多，隨著我國鐵路故障研究技術(shù)的不斷深入，基于圖像的檢測方法在我國取得了較大的成就。

2.3加速度峰值評(píng)法。對(duì)車輪的踏面損傷進(jìn)行檢測的裝置是上世紀(jì)由日本研發(fā)出來的，在鋼軌座安裝兩個(gè)相同的加速度傳感器，使得這兩個(gè)加速傳感器的半輪周長為車輪周長的二分之一，同時(shí)對(duì)前后四分之一周長的振動(dòng)進(jìn)行測量。車輪踏面損傷檢測裝置不僅能夠檢測出踏面的損傷，還能對(duì)車輛通過檢測點(diǎn)時(shí)的速度進(jìn)行測量，但是由于該測量系統(tǒng)會(huì)被車輪踏面損傷而引起的沖擊波形和鋼軌的共振波形重疊現(xiàn)象影響，所以如果單純地依靠加速度峰值，很難對(duì)車輪踏面的磨損情況反映全面。

結(jié)語

綜上所述，鐵路運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展，使得鐵路運(yùn)輸任務(wù)越來越繁重，我國鐵路運(yùn)輸管理過程中，安全事故主要來自于鐵路車輛故障，例如一些車輛的電氣故障、硬件設(shè)備故障等，對(duì)這些故障沒有及時(shí)防范，導(dǎo)致事故不斷擴(kuò)大，最終帶來嚴(yán)重的安全后果。輪對(duì)故障是鐵路車輛運(yùn)行過程中的常見問題之一，由于輪對(duì)在鐵路車輛中具有十分重要的地位，所以在鐵路車輛運(yùn)行過程中必須要積極加強(qiáng)對(duì)輪對(duì)故障的處理，及時(shí)對(duì)故障問題進(jìn)行分析，做好檢測工作，防止輪對(duì)故障問題帶來的嚴(yán)重影響。在輪對(duì)檢測過程中常用的檢測方法有靜態(tài)檢測、動(dòng)態(tài)檢測兩種，針對(duì)車輛設(shè)備的不同狀態(tài)，要采取不同的檢測方法，及時(shí)預(yù)防各類故障。

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