輪對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)TSA探傷檢測(cè)單元技術(shù)改造

黎云 張海

摘要：針對(duì)昆明地鐵項(xiàng)目使用時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，成都主導(dǎo)科技輪對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)中探傷裝置存在的問(wèn)題提出，并作出整改，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)輪對(duì)踏面缺陷、數(shù)據(jù)測(cè)量有一定作用。

關(guān)鍵詞：輪對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)；踏面缺陷；探傷系統(tǒng)；探傷檢測(cè)單元

引言：

隨著昆明地鐵開通至今，后續(xù)線路之間開通，各場(chǎng)段列車增購(gòu)，設(shè)備也隨之增加，但各設(shè)備也根據(jù)自身狀況，不斷更新?lián)Q代，設(shè)備性能也逐步完善，改進(jìn)自身缺點(diǎn)的同時(shí)，還適應(yīng)各線路特點(diǎn)，做出不同改變；隨著電客列車不斷發(fā)展，輪對(duì)相應(yīng)故障也相對(duì)增多，其中重要的是車輪輪對(duì)踏面擦傷，由于正線行駛、過(guò)彎、鋼軌表面存在異物、制動(dòng)抱閘等原因，會(huì)導(dǎo)致車輪表面存在缺陷，對(duì)踏面的危害極大，輕者會(huì)因走行時(shí)的抖動(dòng)影響轉(zhuǎn)向架各部件松緊度，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)因踏面缺陷導(dǎo)致脫軌。因此在輪對(duì)檢測(cè)過(guò)程中須對(duì)踏面進(jìn)行檢測(cè)。每架轉(zhuǎn)向架上的輪對(duì)踏面擦傷痕跡的尺寸、狀態(tài)、位置、角度差異較大，導(dǎo)致自動(dòng)檢測(cè)時(shí)難度很大，只能通過(guò)設(shè)備檢測(cè)后，人工復(fù)測(cè)。

1、前提介紹

昆明地鐵首期線路大梨園車輛段在入段線處安裝了輪對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，該檢測(cè)系統(tǒng)由成都主導(dǎo)科技有限責(zé)任公司研發(fā)，采用“光截圖像測(cè)量技術(shù)（尺寸檢測(cè)單元）”、“電磁超聲探傷技術(shù)EMAT（以下簡(jiǎn)稱TSA踏面探傷單元）”、“高精度位移測(cè)量技術(shù)”、“踏面擦傷檢測(cè)單元”，在線動(dòng)態(tài)自動(dòng)檢測(cè)輪對(duì)外形尺寸參數(shù)和輪對(duì)踏面缺陷狀況。

目前尺寸檢測(cè)單元及擦傷單元使用情況較為穩(wěn)定，但踏面探傷單元存在測(cè)量不精確、標(biāo)定復(fù)雜、備件難采購(gòu)等問(wèn)題，基于此，需對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造，滿足現(xiàn)場(chǎng)使用，下面首先介紹目前首期在用TSA踏面探傷單元。

將電磁超聲探頭（EMAT）嵌入到測(cè)量軌道中，車輪通過(guò)EMAT時(shí)，EMAT直接在車輪的踏面表面上激發(fā)出相向傳播的兩束超聲表面波（始發(fā)波）。車輪表面沒(méi)有缺陷時(shí)，激發(fā)出的表面波聲束將沿著車輪表面及近表面內(nèi)周向自行傳播，從而形成對(duì)車輪表面及近表面的全覆蓋檢測(cè)；當(dāng)車輪表面有缺陷時(shí)，在缺陷處，超聲表面波的一部分將被反射，沿原路返回，被EMAT接收，形成缺陷波，另一部分超聲表面波將透過(guò)缺陷沿車輪表面周向繼續(xù)傳播，繞行一周后回到EMAT，形成一次回波。通過(guò)分析始發(fā)波和一次回波之間的缺陷波信息，就能探測(cè)出車輪表面、近表面缺陷。由于超聲表面波的傳播速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于車輪速度，車輪通過(guò)EMAT的瞬間，表面波已沿車輪表面?zhèn)鞑?shù)周，因此EMAT不需在踏面上掃查即可探測(cè)到整個(gè)踏面及近踏面區(qū)域的缺陷。如圖1所示

從使用情況來(lái)看，通過(guò)超聲波來(lái)探測(cè)輪對(duì)狀態(tài)，探測(cè)時(shí)車輛處于運(yùn)行狀態(tài)，且系統(tǒng)要求車輛通過(guò)速度為≤15km/h，設(shè)備安裝于入段線處，同車其它輪對(duì)經(jīng)過(guò)鋼軌時(shí)會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，導(dǎo)致探測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。

2.技改原因：

昆明首期工程，大梨園車輛段段內(nèi)使用的輪對(duì)故障動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)里的踏面缺陷動(dòng)態(tài)探傷子系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“輪對(duì)探傷系統(tǒng)”），是TSA探傷檢測(cè)單元，能夠?qū)唽?duì)踏面缺陷自動(dòng)檢測(cè)。主要由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和服務(wù)控制設(shè)備三部分組成，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備安裝有4只探頭。

3.目前面臨問(wèn)題：

1.使用過(guò)程受其他輪對(duì)震動(dòng)影響較大，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確；

2.TSA探傷檢測(cè)單元所有配件已經(jīng)停產(chǎn)，在需更換備件時(shí)，僅能通過(guò)拆裝同一型號(hào)設(shè)備的備件進(jìn)行更換，備件補(bǔ)充困難；

3.在對(duì)其進(jìn)行保養(yǎng)時(shí)，不便于開展模擬作業(yè)來(lái)驗(yàn)證功能完好性；

4.系統(tǒng)檢驗(yàn)標(biāo)定時(shí)，不能精確模擬各種車輪缺陷，無(wú)法確定其穩(wěn)定性。

4.改造升級(jí)

結(jié)合實(shí)際情況，有必要對(duì)其進(jìn)行更新改造，現(xiàn)應(yīng)用于昆3項(xiàng)目的LVT車輪踏面缺陷動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)系統(tǒng)，能夠查看到輪對(duì)一周的所有圖像，能夠查看出踏面的擦傷和剝離的情況，并且能夠打印所需圖片；自動(dòng)識(shí)別車輪踏面缺陷，包含踏面擦傷、踏面剝離和踏面磕傷；拍攝的踏面圖像精度在0.6mm以內(nèi)；

LVT系統(tǒng)由四部分組成，包括：現(xiàn)場(chǎng)控制中心、現(xiàn)場(chǎng)基本檢測(cè)單元、遠(yuǎn)程主機(jī)、數(shù)據(jù)中心，其中遠(yuǎn)程主機(jī)和數(shù)據(jù)中心依托現(xiàn)有LY系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)單元主要包括是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集單元、觸發(fā)單元、現(xiàn)場(chǎng)控制箱等，分別包括16個(gè)面陣相機(jī)、16個(gè)補(bǔ)光燈、16個(gè)車輪傳感器及現(xiàn)場(chǎng)控制箱構(gòu)成?，F(xiàn)場(chǎng)控制中心主要功能是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制（系統(tǒng)上電，開關(guān)罩之類），圖像采集儲(chǔ)存，數(shù)據(jù)共享，由系統(tǒng)控制箱、踏面檢測(cè)主機(jī)等構(gòu)成。遠(yuǎn)程控制室主要功能是提供BS報(bào)表查看、篩選以及編組信息下發(fā)等。

其工作原理為：采用16個(gè)采集單元連續(xù)采集輪對(duì)踏面圖片，實(shí)現(xiàn)4張圖片覆蓋一個(gè)整圓周踏面；16個(gè)采集單元分成4組，每組采集單元覆蓋長(zhǎng)度為660mm*4=2.64m；當(dāng)一個(gè)車輪經(jīng)過(guò)檢測(cè)區(qū)時(shí)，系統(tǒng)共采集8張圖片；根據(jù)閘瓦呈對(duì)稱分布在轉(zhuǎn)向架內(nèi)側(cè)方式，篩選轉(zhuǎn)向架外側(cè)的無(wú)遮擋圖片。

相較于TSA探傷檢測(cè)單元，測(cè)量精度更高，允許通過(guò)的速度快，備件多為市面上主流電氣部件，在對(duì)其保養(yǎng)過(guò)程可人工模擬過(guò)車工況，通過(guò)查看照片來(lái)確認(rèn)正確性；在系統(tǒng)檢驗(yàn)標(biāo)定時(shí)，精確模擬各種車輪踏面缺陷，具有可靠的穩(wěn)定性。

結(jié)論：

就目前使用及維護(hù)保養(yǎng)情況來(lái)看，LVT車輪踏面缺陷動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)系統(tǒng)各方面性能及實(shí)用性均優(yōu)于TSA探傷檢測(cè)單元，結(jié)合軟件及硬件狀態(tài)，故可對(duì)其進(jìn)行選擇性升級(jí)改造。

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作者簡(jiǎn)介：黎云（1992.05-），男，云南省曲靖市人，當(dāng)前職務(wù)：專業(yè)技術(shù)員，當(dāng)前職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：地鐵設(shè)備技術(shù)；

張海（1985.10-），男，云南省楚雄市人，當(dāng)前職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：地鐵設(shè)備。