鋼軌焊縫自動(dòng)定位識(shí)別技術(shù)研究與應(yīng)用

崔智青

鋼軌焊縫自動(dòng)定位識(shí)別技術(shù)研究與應(yīng)用

崔智青

（大秦鐵路股份有限公司大同工務(wù)段，山西 大同 037005）

為了提升鋼軌探傷作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)焊縫自動(dòng)定位與準(zhǔn)確識(shí)別傷損的目標(biāo)，依據(jù)電磁感應(yīng)原理，使用常開(kāi)型接近開(kāi)關(guān)與稀土磁鐵，利用廢舊儀器材料，研究鋼軌焊縫自動(dòng)定位識(shí)別技術(shù)，開(kāi)發(fā)了鋼軌焊縫自動(dòng)定位識(shí)別器。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，焊縫自動(dòng)定位識(shí)別技術(shù)較傳統(tǒng)人工標(biāo)記準(zhǔn)確率大幅提升，焊縫出波位置精準(zhǔn)，儀器輕巧便于安裝，降低了探傷作業(yè)強(qiáng)度，提高了數(shù)據(jù)回放效率。

鋼軌探傷；焊縫；自動(dòng)識(shí)別；傷損波形

1 概述

鋼軌焊縫探傷是探傷作業(yè)的重點(diǎn)，區(qū)別焊縫正常波形與傷損波形是焊縫探傷的難點(diǎn)，判定焊縫出波的準(zhǔn)確位置對(duì)于焊縫判傷十分重要。目前，大秦重載鐵路探傷作業(yè)主要采用分焊縫種類手工標(biāo)記“*”的方式定位鋼軌焊縫出波。由于大秦重載鐵路行車密度大、列車間隔時(shí)間短，探傷作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度較其他線路大很多，作業(yè)過(guò)程中焊縫漏標(biāo)、種類錯(cuò)標(biāo)、位置不準(zhǔn)確等問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。提高焊縫傷損識(shí)別效率、降低探傷作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，一直是鋼軌探傷管理工作改進(jìn)的方向。為此，開(kāi)展了基于電磁感應(yīng)原理的鋼軌焊縫自動(dòng)定位識(shí)別技術(shù)研究工作。

2 技術(shù)研究

焊縫自動(dòng)定位識(shí)別技術(shù)依據(jù)電磁感應(yīng)原理，使用常開(kāi)型接近開(kāi)關(guān)與稀土磁鐵，作為自動(dòng)識(shí)別焊縫的功能零部件，并加裝蜂鳴器實(shí)現(xiàn)提示功能。同時(shí)，利用探傷小車廢舊材料，將鋼軌焊縫自動(dòng)識(shí)別器加裝在探傷小車上，不破壞設(shè)備原有結(jié)構(gòu)，節(jié)省開(kāi)支。

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1.1 工作原理

鋼軌焊縫自動(dòng)定位識(shí)別器主要用于自動(dòng)識(shí)別焊縫種類、準(zhǔn)確定位焊縫中心位置，且標(biāo)記符號(hào)要與焊縫出波垂直對(duì)齊、同步顯示。與此同時(shí)，蜂鳴器發(fā)出提示音，提醒執(zhí)機(jī)人員注意觀察焊縫及其附近出波情況。工作原理如圖1所示。

圖1 鋼軌焊縫自動(dòng)定位識(shí)別器工作原理圖

2.1.2 功能特性

鋼軌焊縫自動(dòng)定位識(shí)別器主要由萬(wàn)向有源磁感應(yīng)探頭、磁鐵、蜂鳴器、接線座等組成。磁感應(yīng)探頭與探傷儀器顯示屏連接，當(dāng)執(zhí)機(jī)手推動(dòng)探傷小車走行至鋼軌焊縫時(shí)，與磁鐵片發(fā)生電磁感應(yīng)，向探傷儀器輸入信號(hào)并發(fā)出提示音，焊縫波形垂直下方標(biāo)記“*”。磁鐵片采用以釹、鐵、硼為主要原料的稀土強(qiáng)磁，其體積小、重量輕、磁性強(qiáng)、耐腐蝕，且耐高溫達(dá)80 ℃，性價(jià)比高，能適應(yīng)露天環(huán)境。蜂鳴器用于提示執(zhí)機(jī)手在焊縫處減速并觀察出波，其聲強(qiáng)級(jí)為30 dB以上。

2.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

運(yùn)用電磁感應(yīng)原理，研究設(shè)計(jì)了鋼軌焊縫自動(dòng)定位識(shí)別器，首先在儀器房進(jìn)行基本功能測(cè)試，待各零部件工作正常后，在大秦重載鐵路上開(kāi)展手工標(biāo)記與自動(dòng)識(shí)別對(duì)比測(cè)試。選取有廠焊、氣壓焊、鋁熱焊三種焊縫的1 km線路，由同一組執(zhí)機(jī)手進(jìn)行測(cè)試，廠焊處標(biāo)記1個(gè)“*”，氣壓焊處標(biāo)記2個(gè)“*”，鋁熱焊處標(biāo)記3個(gè)“*”。

2.2.1 手工標(biāo)記與自動(dòng)識(shí)別速度比較

表1 標(biāo)記不同種類焊縫平均用時(shí)統(tǒng)計(jì)（單位：s）

標(biāo)記方式廠焊氣壓焊鋁熱焊 手工標(biāo)記0.2 0.6 1 自動(dòng)識(shí)別0.11 1.2

2.2.2 手工標(biāo)記與自動(dòng)識(shí)別準(zhǔn)確性比較

在重載鐵路高強(qiáng)度、高風(fēng)險(xiǎn)條件下作業(yè)，執(zhí)機(jī)手難免出現(xiàn)“趕任務(wù)”的急躁心理，作業(yè)中多標(biāo)、錯(cuò)標(biāo)、漏標(biāo)等問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。根據(jù)表2統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，手工標(biāo)記較自動(dòng)識(shí)別準(zhǔn)確率低。

表2 標(biāo)記不同種類焊縫準(zhǔn)確率統(tǒng)計(jì)（單位：%）

標(biāo)記方式廠焊氣壓焊鋁熱焊 手工標(biāo)記98.797.397.5 自動(dòng)識(shí)別100100100

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果及技術(shù)改進(jìn)

3.1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

與手工標(biāo)記相比，自動(dòng)定位識(shí)別的預(yù)期效果更好，現(xiàn)場(chǎng)安裝使用更加便捷。

3.1.1 焊縫標(biāo)記位置準(zhǔn)確

鋼軌焊縫自動(dòng)定位識(shí)別技術(shù)可自動(dòng)定位并能準(zhǔn)確標(biāo)記焊縫的中心位置，同時(shí)還可以識(shí)別不同種類的焊縫，避免人工操作失誤。

采用自動(dòng)定位識(shí)別技術(shù)的數(shù)據(jù)截圖如圖2所示。

圖2 不同種類焊縫自動(dòng)識(shí)別數(shù)據(jù)截圖

3.1.2 數(shù)據(jù)回放效率提升

二級(jí)學(xué)院的財(cái)務(wù)管理目標(biāo)不明確 很多高職院校在實(shí)施二級(jí)管理過(guò)程中，一些二級(jí)學(xué)院處于被動(dòng)狀態(tài)，因此其財(cái)務(wù)管理的目標(biāo)不是很明確。財(cái)務(wù)管理目標(biāo)是高職院校財(cái)務(wù)活動(dòng)需要達(dá)到的目的，也是高職院校二級(jí)學(xué)院健康發(fā)展的保障。由于我國(guó)高職院校二級(jí)財(cái)務(wù)管理還處于初期階段，很多二級(jí)學(xué)院不能很好地分配和使用資金。此外，很多高職院校具有財(cái)權(quán)和物權(quán)，但是不承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任和義務(wù)，使得二級(jí)學(xué)院財(cái)務(wù)管理非?；靵y。

在自動(dòng)定位識(shí)別標(biāo)記的輔助作用下，探傷數(shù)據(jù)回放人員可以快速區(qū)分焊縫焊筋波和缺陷傷損波，這使得數(shù)據(jù)回放效率大大提升，誤判、漏判的風(fēng)險(xiǎn)也隨之降低。

由圖3可以看出，自動(dòng)定位識(shí)別標(biāo)記準(zhǔn)確定位后，焊縫焊筋波與缺陷傷損波一目了然。

圖3 準(zhǔn)確標(biāo)記焊縫位置情況下焊筋波、傷損波數(shù)據(jù)截圖

3.1.3 隧道探傷優(yōu)勢(shì)明顯

探傷作業(yè)人員在夜間或隧道等照明條件較差的環(huán)境中作業(yè)時(shí)，使用鋼軌焊縫自動(dòng)定位識(shí)別器不需要人工手動(dòng)操作，由探傷儀自動(dòng)識(shí)別焊縫并準(zhǔn)確標(biāo)記焊縫位置，避免了焊縫錯(cuò)、漏標(biāo)等問(wèn)題的發(fā)生。

3.1.4 探傷作業(yè)質(zhì)量明顯提高

當(dāng)鋼軌焊縫自動(dòng)定位識(shí)別器發(fā)出報(bào)警音時(shí)，可及時(shí)提醒執(zhí)機(jī)人員減速慢行，杜絕探傷作業(yè)焊縫處超速，進(jìn)一步確保焊縫出波完整，探傷作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)采集質(zhì)量有效提高。

3.1.5 儀器安裝維修簡(jiǎn)便

鋼軌焊縫自動(dòng)定位識(shí)別器采用修舊利廢的方法，對(duì)廢舊按鍵接線座進(jìn)行改裝，無(wú)需增加接線座和固定裝置，執(zhí)機(jī)人員可獨(dú)立、快速安裝和維修。

執(zhí)機(jī)人員的安裝操作如圖4所示。

圖4 執(zhí)機(jī)手安裝鋼軌焊縫自動(dòng)定位識(shí)別器

3.1.6 執(zhí)機(jī)手作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度降低

使用鋼軌焊縫自動(dòng)定位識(shí)別器，探傷作業(yè)人員無(wú)需提前查找焊縫位置、分辨焊縫種類，執(zhí)機(jī)手可以集中精力觀察鋼軌各部位出波情況，節(jié)省了人力并降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.2 技術(shù)改進(jìn)

測(cè)試過(guò)程中，技術(shù)人員采納探傷執(zhí)機(jī)手意見(jiàn)建議，在磁感應(yīng)探頭外部加裝了膠管材質(zhì)的保護(hù)套，可以起到防水、防碰撞但不影響磁力的保護(hù)作用，如圖5所示。

圖5 磁感應(yīng)探頭改進(jìn)前后對(duì)比圖

4 結(jié)束語(yǔ)

鋼軌焊縫自動(dòng)定位識(shí)別技術(shù)為鋼軌防斷提供了新的保障措施。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和檢驗(yàn)，自動(dòng)識(shí)別較一般手工標(biāo)記的辨?zhèn)Ч嵘@著，不但提高了探傷標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的規(guī)范性，還降低了執(zhí)機(jī)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；修舊利廢的組裝材料，不僅能滿足便捷安裝的要求，而且避免了加裝設(shè)備成本的增加。鋼軌焊縫自動(dòng)定位識(shí)別技術(shù)有效提高了探傷數(shù)據(jù)回放的工作效率，降低了探傷作業(yè)錯(cuò)漏標(biāo)焊縫和誤判傷損的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步確保了行車安全隱患及時(shí)排除。

［1］鐵路職工崗位培訓(xùn)教材編審委員會(huì).鋼軌探傷工［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2010.

［2］中華人民共和國(guó)鐵道部.工務(wù)作業(yè)第21部分：鋼軌焊縫超聲波探傷作業(yè)［S］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2011.

［3］程繼航，李正魁.電工電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2016.

U213.92

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.19.067

2095－6835（2019）19－0158－02

〔編輯：張思楠〕