鐵路車輛檢修維護運用的檢測技術研究

張照陽

摘要：為了保障列車高速運行的安全，提高鐵路維修部門的維修效率和能力，無損檢測技術和特種車輛動態檢測試驗技術等常被結合實際使用，為鐵路列車在運行過程全站過程監測提供可靠安全保障。本文主要對無損檢測技術和車輛動態檢測技術進行了具體的分析，這位鐵路車輛的檢修維護提供了重要的保障。

關鍵詞：超聲波檢測;磁粉檢測;車輛動態檢測

引言

鐵路是中國重要的交通工具，占中國交通工具的70%。鐵路提速和高負荷的進一步發展，特別的是中國高速鐵路系統的建設快速發展，對中國鐵路運輸的車輛運行及安全防護提出了一系列更加復雜嚴格細致的要求。鐵路車輛的無損維修及保養設備應用工程中常見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法拆卸損壞的狀態前提下所應用到的靜態無損檢測處理技術，主要被用于保持車輛在靜止工作狀態，包括超聲波探傷檢測和磁粉檢測。二是用于車輛運行中的車輛動態傳感技術。

一、無損檢測技術

1.超聲波檢測技術

1.1.車軸的超聲波檢測

要使用超聲波檢測軸故障的時候必須首先確定目標是空心軸還是實心軸。當檢測目標為空心軸時，可快速將直尺探頭垂直插入軸中心位置的通信孔，一次掃描后即可準確實現全面的檢測。若主要檢測對象均為實心車軸，則將分析車軸兩端易產生缺陷的主要部位集中在應力變化較大的主要部位，如車軸頸部的內側根部和外側（10-30mm）和車輪座墊的內側（5-30毫米）。此外，驅動齒輪的內外零件也容易產生疲勞裂紋。如果故障不易檢測，則應使用各種角度探頭進行全面檢查，尤其是在車輪不返回的情況下。

1.2車輪檢測

根據裂紋的擴展的方向，裂紋可簡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，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裂。車輪直徑延伸產生的徑向裂紋也是車輪裂紋中少見的一類高危裂紋，可能會導致車輪出現裂紋。與直徑成了一定的角度的斜切裂紋其擴展的速度則相對地較慢，風險較低。使用超聲波雙晶探頭掃描胎面時，只能檢測到周邊裂紋，對徑向裂紋和斜向裂紋的檢測能力很低。要檢測徑向和傾斜裂紋，需要折射角大于 62°的傾斜探頭。

1.3輪輞、輪緣檢測

在利用超聲波傳感檢測缺陷的過程中，車輪和輪輞是車輪上最難檢測的位置，因為沒有合適的傳感面，難以獲得傳感角度。 經過長時間的實踐，得出結論，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時，無論是直探頭還是雙元件探頭，幾乎不可能檢測出輪緣裂紋，因此輪緣裂紋檢測通常采用：大角度剪切波故障檢測。

2.磁粉檢測

磁粉檢測是鐵路車輛維修中應用最廣泛的無損檢測方法。磁粉測試是一種非破壞性測試，使用鐵磁磁粉作為傳感器，對磁異常的位置、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。根據磁粉測量儀的各種顯微觀察工具和測量方法，可進一步分為接觸式半熒光磁粉測量儀和非接觸式半熒光磁粉測量儀。根據連續磁化實驗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。根據熒光磁粉檢測儀每次連續的加入的熒光磁粉材料粒度的剩余磁化的時間，可分為連續法和剩磁法。磁粉檢測技術主要針對磁性材料表面的缺陷。該檢測方法可用于馬氏體不銹鋼等磁性材料，該檢測方法也可用于相同性能的沉淀硬化不銹鋼。

二、車輛動 態檢測技術

為全面保障客運車輛平穩安全的穩定線路運行，提高線路列車線路運行服務效率，鐵路部門普遍采用列車軸溫實時檢測、故障狀態檢測等多種綜合動態檢測技術，對行進列車的重要行走部位進行全面檢查。

1.軸溫檢測

車軸溫度傳感器用于實時檢測高壓動車組列車和鐵路客車的熱軸溫，監測軸溫，防止旅客列車熱軸溫度燒傷列車事故情況的意外發生。以貨運列車為例，采用機車車輛軸溫智能傳感設備（THDS）實現定點軸溫傳感。 紅外線車軸溫度的傳感方式是一種基于維恩位移定律，通過計算由不同的溫度車軸所發出去的紅外線輻射來間接推斷車軸溫度。車軸溫度紅外傳感儀通過紅外熱敏電阻檢測器或紅外光子探測器來接收到紅外光，并能夠將其直接轉換輸出為紅外電信號輸出以方便進行數據計算處理。由于軸溫檢測精度高，可防止列車熱軸割斷事故。

2.故障動態圖像檢測

在現有的車輛檢測技術中，車輛巡檢員在車站檢查整車情況，人工操作不僅工作環境差，而且列車要長時間停靠，影響整體運輸效率。這個問題可以通過使用車輛缺陷動態圖像檢測系統來代替傳統的手動車輛檢測來解決。 TFDS系統是世界首個可以應用于國際貨運列車動態圖像檢測上的鐵路車輛缺陷動態圖像采集檢測應用系統。缺陷動態圖像采集檢測系統技術應用的主要核心關鍵技術是高清圖像的采集處理技術，基于高清攝像頭系統的成熟開發應用，必能解決很多的高清靜態圖片采集傳輸問題。圖像及傳感系統技術研究的迅速進步還推動起了低速客車的TVDS系統研究和中國動車組列車TEDS系統等在高鐵軌道系統技術中應用領域的較全面發展。

3.車輛輪對狀態在線檢測系統

輪對是列車的主要承載結構，輪面損壞會導致嚴重的交通事故。輪對狀態在線檢測系統主要檢測輪輞厚度、輪輞高度、胎面磨損、輪對內距、輪徑、輪輞寬度等車輪，可實現輪對每次入庫狀態的動態檢測。

結束語

隨著動車組列車的快速發展，鐵路車輛運行速度加快，貨運列車也實現了高載提速，對列車運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合車輛動態跟蹤檢測監控技術平臺和車輛靜態無損跟蹤檢測監控技術，對全鐵路車輛質量進行三維綜合動態檢測。 一般來說，動態檢測將行駛記錄儀中看到的故障車輛主要從整車外觀缺陷、行駛記錄質量、軸承溫度異常和輪對磨損狀態這四個主要方面進行。可以通過無損檢測技術檢測轉向架、輪對和軸承等關鍵運動部件的微小缺陷和內部缺陷。

參考文獻

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