鐵路車輛檢修維護(hù)運(yùn)用的檢測(cè)技術(shù)研究

張照陽(yáng)

摘要：為了保障列車高速運(yùn)行的安全，提高鐵路維修部門的維修效率和能力，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和特種車輛動(dòng)態(tài)檢測(cè)試驗(yàn)技術(shù)等常被結(jié)合實(shí)際使用，為鐵路列車在運(yùn)行過(guò)程全站過(guò)程監(jiān)測(cè)提供可靠安全保障。本文主要對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和車輛動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了具體的分析，這位鐵路車輛的檢修維護(hù)提供了重要的保障。

關(guān)鍵詞：超聲波檢測(cè);磁粉檢測(cè);車輛動(dòng)態(tài)檢測(cè)

引言

鐵路是中國(guó)重要的交通工具，占中國(guó)交通工具的70%。鐵路提速和高負(fù)荷的進(jìn)一步發(fā)展，特別的是中國(guó)高速鐵路系統(tǒng)的建設(shè)快速發(fā)展，對(duì)中國(guó)鐵路運(yùn)輸?shù)能囕v運(yùn)行及安全防護(hù)提出了一系列更加復(fù)雜嚴(yán)格細(xì)致的要求。鐵路車輛的無(wú)損維修及保養(yǎng)設(shè)備應(yīng)用工程中常見(jiàn)的方法主要可粗略分為如下兩類。一種方法是一種在確保車輛無(wú)法拆卸損壞的狀態(tài)前提下所應(yīng)用到的靜態(tài)無(wú)損檢測(cè)處理技術(shù)，主要被用于保持車輛在靜止工作狀態(tài)，包括超聲波探傷檢測(cè)和磁粉檢測(cè)。二是用于車輛運(yùn)行中的車輛動(dòng)態(tài)傳感技術(shù)。

一、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

1.超聲波檢測(cè)技術(shù)

1.1.車軸的超聲波檢測(cè)

要使用超聲波檢測(cè)軸故障的時(shí)候必須首先確定目標(biāo)是空心軸還是實(shí)心軸。當(dāng)檢測(cè)目標(biāo)為空心軸時(shí)，可快速將直尺探頭垂直插入軸中心位置的通信孔，一次掃描后即可準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)全面的檢測(cè)。若主要檢測(cè)對(duì)象均為實(shí)心車軸，則將分析車軸兩端易產(chǎn)生缺陷的主要部位集中在應(yīng)力變化較大的主要部位，如車軸頸部的內(nèi)側(cè)根部和外側(cè)（10-30mm）和車輪座墊的內(nèi)側(cè)（5-30毫米）。此外，驅(qū)動(dòng)齒輪的內(nèi)外零件也容易產(chǎn)生疲勞裂紋。如果故障不易檢測(cè)，則應(yīng)使用各種角度探頭進(jìn)行全面檢查，尤其是在車輪不返回的情況下。

1.2車輪檢測(cè)

根據(jù)裂紋的擴(kuò)展的方向，裂紋可簡(jiǎn)單定義為周軸向的裂紋、徑向裂紋和斜向裂紋。周軸向裂紋沿車輪的周邊逐漸出現(xiàn)，并可以在某一定的程度往上逐漸延伸到原車輪胎面，使車輪更容易脫落或開(kāi)裂。車輪直徑延伸產(chǎn)生的徑向裂紋也是車輪裂紋中少見(jiàn)的一類高危裂紋，可能會(huì)導(dǎo)致車輪出現(xiàn)裂紋。與直徑成了一定的角度的斜切裂紋其擴(kuò)展的速度則相對(duì)地較慢，風(fēng)險(xiǎn)較低。使用超聲波雙晶探頭掃描胎面時(shí)，只能檢測(cè)到周邊裂紋，對(duì)徑向裂紋和斜向裂紋的檢測(cè)能力很低。要檢測(cè)徑向和傾斜裂紋，需要折射角大于 62°的傾斜探頭。

1.3輪輞、輪緣檢測(cè)

在利用超聲波傳感檢測(cè)缺陷的過(guò)程中，車輪和輪輞是車輪上最難檢測(cè)的位置，因?yàn)闆](méi)有合適的傳感面，難以獲得傳感角度。 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐，得出結(jié)論，使用大角度橫波探頭，可以得到車輪圓周界面的多次反射。 縱向探頭法用于輪輞裂紋的檢測(cè)時(shí)，無(wú)論是直探頭還是雙元件探頭，幾乎不可能檢測(cè)出輪緣裂紋，因此輪緣裂紋檢測(cè)通常采用：大角度剪切波故障檢測(cè)。

2.磁粉檢測(cè)

磁粉檢測(cè)是鐵路車輛維修中應(yīng)用最廣泛的無(wú)損檢測(cè)方法。磁粉測(cè)試是一種非破壞性測(cè)試，使用鐵磁磁粉作為傳感器，對(duì)磁異常的位置、大小和形狀特征、磁影響程度和損壞程度提供最直觀的指示。根據(jù)磁粉測(cè)量?jī)x的各種顯微觀察工具和測(cè)量方法，可進(jìn)一步分為接觸式半熒光磁粉測(cè)量?jī)x和非接觸式半熒光磁粉測(cè)量?jī)x。根據(jù)連續(xù)磁化實(shí)驗(yàn)中添加到磁性樣品中的熒光磁粉的粒徑類型，磁性儀器可分為濕式電磁化和干式電磁化。根據(jù)熒光磁粉檢測(cè)儀每次連續(xù)的加入的熒光磁粉材料粒度的剩余磁化的時(shí)間，可分為連續(xù)法和剩磁法。磁粉檢測(cè)技術(shù)主要針對(duì)磁性材料表面的缺陷。該檢測(cè)方法可用于馬氏體不銹鋼等磁性材料，該檢測(cè)方法也可用于相同性能的沉淀硬化不銹鋼。

二、車輛動(dòng) 態(tài)檢測(cè)技術(shù)

為全面保障客運(yùn)車輛平穩(wěn)安全的穩(wěn)定線路運(yùn)行，提高線路列車線路運(yùn)行服務(wù)效率，鐵路部門普遍采用列車軸溫實(shí)時(shí)檢測(cè)、故障狀態(tài)檢測(cè)等多種綜合動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)，對(duì)行進(jìn)列車的重要行走部位進(jìn)行全面檢查。

1.軸溫檢測(cè)

車軸溫度傳感器用于實(shí)時(shí)檢測(cè)高壓動(dòng)車組列車和鐵路客車的熱軸溫，監(jiān)測(cè)軸溫，防止旅客列車熱軸溫度燒傷列車事故情況的意外發(fā)生。以貨運(yùn)列車為例，采用機(jī)車車輛軸溫智能傳感設(shè)備（THDS）實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)軸溫傳感。 紅外線車軸溫度的傳感方式是一種基于維恩位移定律，通過(guò)計(jì)算由不同的溫度車軸所發(fā)出去的紅外線輻射來(lái)間接推斷車軸溫度。車軸溫度紅外傳感儀通過(guò)紅外熱敏電阻檢測(cè)器或紅外光子探測(cè)器來(lái)接收到紅外光，并能夠?qū)⑵渲苯愚D(zhuǎn)換輸出為紅外電信號(hào)輸出以方便進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算處理。由于軸溫檢測(cè)精度高，可防止列車熱軸割斷事故。

2.故障動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)

在現(xiàn)有的車輛檢測(cè)技術(shù)中，車輛巡檢員在車站檢查整車情況，人工操作不僅工作環(huán)境差，而且列車要長(zhǎng)時(shí)間停靠，影響整體運(yùn)輸效率。這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)使用車輛缺陷動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動(dòng)車輛檢測(cè)來(lái)解決。 TFDS系統(tǒng)是世界首個(gè)可以應(yīng)用于國(guó)際貨運(yùn)列車動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)上的鐵路車輛缺陷動(dòng)態(tài)圖像采集檢測(cè)應(yīng)用系統(tǒng)。缺陷動(dòng)態(tài)圖像采集檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用的主要核心關(guān)鍵技術(shù)是高清圖像的采集處理技術(shù)，基于高清攝像頭系統(tǒng)的成熟開(kāi)發(fā)應(yīng)用，必能解決很多的高清靜態(tài)圖片采集傳輸問(wèn)題。圖像及傳感系統(tǒng)技術(shù)研究的迅速進(jìn)步還推動(dòng)起了低速客車的TVDS系統(tǒng)研究和中國(guó)動(dòng)車組列車TEDS系統(tǒng)等在高鐵軌道系統(tǒng)技術(shù)中應(yīng)用領(lǐng)域的較全面發(fā)展。

3.車輛輪對(duì)狀態(tài)在線檢測(cè)系統(tǒng)

輪對(duì)是列車的主要承載結(jié)構(gòu)，輪面損壞會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的交通事故。輪對(duì)狀態(tài)在線檢測(cè)系統(tǒng)主要檢測(cè)輪輞厚度、輪輞高度、胎面磨損、輪對(duì)內(nèi)距、輪徑、輪輞寬度等車輪，可實(shí)現(xiàn)輪對(duì)每次入庫(kù)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)檢測(cè)。

結(jié)束語(yǔ)

隨著動(dòng)車組列車的快速發(fā)展，鐵路車輛運(yùn)行速度加快，貨運(yùn)列車也實(shí)現(xiàn)了高載提速，對(duì)列車運(yùn)行的安全性和車輛部的維修能力提出了更高的要求。鐵路車輛維修部可結(jié)合車輛動(dòng)態(tài)跟蹤檢測(cè)監(jiān)控技術(shù)平臺(tái)和車輛靜態(tài)無(wú)損跟蹤檢測(cè)監(jiān)控技術(shù)，對(duì)全鐵路車輛質(zhì)量進(jìn)行三維綜合動(dòng)態(tài)檢測(cè)。 一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)檢測(cè)將行駛記錄儀中看到的故障車輛主要從整車外觀缺陷、行駛記錄質(zhì)量、軸承溫度異常和輪對(duì)磨損狀態(tài)這四個(gè)主要方面進(jìn)行。可以通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)轉(zhuǎn)向架、輪對(duì)和軸承等關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件的微小缺陷和內(nèi)部缺陷。

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