鋼軌探傷車技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用

韓曉剛 李文元

中國鐵路呼和浩特局集團(tuán)有限公司呼和浩特工務(wù)段探傷車間 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000

一、目前我國鋼軌探傷車的發(fā)展?fàn)顩r

鋼軌探傷車是指能在鐵路上運(yùn)行并在行進(jìn)中對鋼軌傷損進(jìn)行檢測的專用車輛,其集成度高,實(shí)用性強(qiáng)。我國80年代后期開始引進(jìn)大型鋼軌探傷車。第一臺是1989年5月從澳大利亞引進(jìn)的。為加強(qiáng)鋼軌探傷工作,1993年從美國引進(jìn)PJT(PandrolJackson TechnologiesInc)公司制造SYS－1000型探傷系統(tǒng),在國內(nèi)組裝成GTC－40型鋼軌探傷車。該探傷車采用4個輪式探頭,共計(jì)24個通道,采用探傷小車機(jī)構(gòu),探傷速度40km/h。2005－2007年引進(jìn)美國Sperry公司Frontier型探傷系統(tǒng),在國內(nèi)組裝成GTC－60型鋼軌探傷車,探傷速度60km/h。

隨著我國探傷車技術(shù)應(yīng)用日益成熟,管理逐步規(guī)范。根據(jù)2010年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),全國探傷總里程28.36萬公里,單車年均檢測里程超過1萬公里,運(yùn)用效率大大超過歐美鐵路。為了進(jìn)一步提高探傷檢測速度,2007－2008年,我國鐵路對轉(zhuǎn)向架安裝探輪模式進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn),最高試驗(yàn)運(yùn)行速度達(dá)107km/h；2009－2010年,以美貸二期引進(jìn)的首臺探傷車為平臺,由鐵道部牽頭組織鐵科院基礎(chǔ)所和寶雞工程機(jī)械廠,開展基于轉(zhuǎn)向架安裝模式和1900型檢測系統(tǒng)的檢測試驗(yàn),認(rèn)為轉(zhuǎn)向架安裝模式能夠滿足80km/h的檢測需求[1]。

二、我國鋼軌探傷車檢測運(yùn)用模式的變化

隨著線路鋼軌通過總重增加,產(chǎn)生疲勞傷損明顯增多。為保證鐵路運(yùn)輸安全、防止斷軌事故發(fā)生,目前國內(nèi)鐵路主要采用SYS1900超聲波探傷系統(tǒng)鋼軌探傷車。

國內(nèi)鐵路探傷車檢測速度80km/h的SYS1900鋼軌探傷系統(tǒng),首次用于75kg/m重載鐵路。目前鋼軌探傷模式為探傷車與地面探傷儀交叉作業(yè),優(yōu)勢互補(bǔ),探傷車運(yùn)用模式采用探傷儀和探傷車混合檢測的二級探傷網(wǎng)絡(luò),對焊縫和道岔再專門補(bǔ)充焊縫和道岔探傷檢測,探傷車的作業(yè)模式采用連續(xù)式作業(yè)模式。這樣能夠盡可能地提高探傷車的檢測效率和檢測覆蓋區(qū)段[2]。

但隨著探傷車技術(shù)的發(fā)展,探傷車的檢測速度從40km/h分階段提高到60km/h和80km/h,對道岔區(qū)域從不能采集到有效數(shù)據(jù)發(fā)展到現(xiàn)在能部分采集到有效數(shù)據(jù),每股鋼軌從原來的12個檢測通道發(fā)展到現(xiàn)在的15個檢測通道,現(xiàn)已有的二級探傷網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能適用高速鐵路、高原鐵路的探傷檢測需求,探傷車的最大單車年檢測里程達(dá)到了27000km,種種現(xiàn)象表明原來的檢測模式和傷損分析模式已經(jīng)不能適應(yīng)新形勢的發(fā)展需求,探傷車的檢測運(yùn)用模式需要進(jìn)行革新和探討。

探傷車的特點(diǎn)：探傷車具有自動化程度高、檢測效率高、檢測數(shù)據(jù)可追溯、檢測結(jié)果重復(fù)性好、計(jì)算機(jī)輔助傷損識別、可夜間作業(yè)等優(yōu)勢。因此,高原鐵路和高寒鐵路由探傷車承擔(dān)主要檢測任務(wù),應(yīng)綜合調(diào)配滿足這些線路的檢測需求,其他線路根據(jù)探傷車保有量和技術(shù)狀態(tài)承擔(dān)二級探傷網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。建議有條件的線路試點(diǎn)停頓式檢測或探傷車復(fù)核,為后一步的運(yùn)用管理打下技術(shù)基礎(chǔ)。由于鋼軌表面狀況對探傷車超聲檢測結(jié)果影響較大。嚴(yán)重側(cè)磨造成軌頭形態(tài)變化會破壞探頭耦合：軌面裂紋或剝離掉塊會阻擋超聲入射,造成檢測盲區(qū)：表面鋼軌斜裂紋也會形成軌頭核傷狀干擾反射。

三、探傷小車對中改造技術(shù)方案

3.1 采用強(qiáng)磁對中 將隨動輪機(jī)械式對中系統(tǒng)去除,在機(jī)械對中基礎(chǔ)上采用強(qiáng)磁對中方式(將輪子的位置改成2塊強(qiáng)磁永久磁鐵),既保證了探傷系統(tǒng)滑靴板的對中,又解決了特殊道岔通過問題,還節(jié)省了運(yùn)營和制造成本。同時因?yàn)閷€路非長期接觸,并不會對線路造成影響。

3.2 采用轉(zhuǎn)向架安裝 沒有了探傷小車隨動輪的限制,可以將原有探傷小車四連桿機(jī)構(gòu)及限位傳感器去除,探傷系統(tǒng)整體機(jī)構(gòu)更加小巧、輕便、緊湊,探傷系統(tǒng)構(gòu)架只有滑靴模塊、彈簧機(jī)構(gòu)及固定梁,單側(cè)總質(zhì)量小于20kg,不會對轉(zhuǎn)向架產(chǎn)生力學(xué)影響。為了節(jié)省車體下部空間,為以后布置更多的設(shè)備,將探傷系統(tǒng)集成到轉(zhuǎn)向架上,在原有轉(zhuǎn)向架構(gòu)架留有的接口處設(shè)計(jì)橫梁,將探傷系統(tǒng)集成到橫梁上[3]。

四、鋼軌探傷車的傷損級別的評價以及作用分析

鋼軌探傷車的模式根據(jù)鐵路系統(tǒng)的變化而變化,對傷損進(jìn)行級別劃分有助于相關(guān)技術(shù)人員及時得知鐵路運(yùn)輸?shù)臓顩r,能夠快速處理問題,使問題的影響最小化。目前,我國鋼軌探測技術(shù)還有一定的局限性,在檢測過程中會有很多阻礙,所以在鋼軌探測技術(shù)上要加大科研力度,通過使用鋼軌探測技術(shù)減少人工量,同時,還能完成一些人工不能完成的高難度操作,發(fā)揮了重要的作用。鋼軌探傷車的傷損級別劃分有助于鐵路網(wǎng)系統(tǒng)制定階段性的發(fā)展目標(biāo),以解決鋼軌系統(tǒng)發(fā)展中的問題為主,提高鋼軌探傷車的檢測效率,另外,鋼軌探傷車的發(fā)展是鐵路發(fā)展中的一個產(chǎn)物,它必然會使鐵路工程有更好的發(fā)展。通過增加鋼軌探傷車的數(shù)量,實(shí)現(xiàn)鋼軌多角度,多方位的探測,建設(shè)多個實(shí)驗(yàn)點(diǎn),利用分級選擇準(zhǔn)確分析損傷狀況,減少鐵路鋼軌傷損帶來的危害,從一定程度上保護(hù)了運(yùn)行的相關(guān)設(shè)備,優(yōu)化了鐵路系統(tǒng)。

結(jié)束語

探傷系統(tǒng)安裝在轉(zhuǎn)向架上,采用強(qiáng)磁對中,保證在不同線路及運(yùn)行條件下探傷小車均能穩(wěn)定工作,探傷過程中保證滑靴探傷模塊在鋼軌軌頭的自動對中,無須人為干預(yù)。以上措施解決了探傷系統(tǒng)無法通過部分類型道岔的問題,在不影響探傷結(jié)果、符合原有線路限界的同時,提高了運(yùn)行效率,降低了生產(chǎn)成本,節(jié)約了車體下部空間。