劉和平,丁寶英

一、概 述

鐵道車輛整車密封性能是車輛重要的質量指標之一，關系到車輛的安全運營和乘座的舒適性。如果密封性指標不達標，車輛雨天運行時，雨水會進入車輛電氣柜、設備柜及電氣部件，造成車輛部件腐蝕、電路短路、信號系統(tǒng)紊亂等故障，危及行車安全。鐵道車輛漏雨部位大多發(fā)生在車頂空調、空調新風口、車輛門窗、貫通道等處，主要進水路徑有：車體鋼結構空調平臺焊縫處、空調新風口鋁風道結合面處、車門上沿及門縫處、車窗周圈及貫通道上側部位。

按照《鐵道車輛漏雨試驗方法》（T B/T 1802-1996）要求，車輛制造時需進行車體鋼結構的澆水試驗和整車落成后的噴水試驗，噴水技術參數(shù)：噴水強度不小于3m m/min、噴頭處水壓不小于0.10MPa、噴頭至噴水表面的距離不大于1.5m、噴水時間不小于3min，噴水結束后10～20min內再檢查各部位是否有滲漏。車輛漏雨試驗為例行試驗，根據(jù)車輛制造現(xiàn)場統(tǒng)計數(shù)據(jù)，車輛整車落成后漏雨試驗時，漏雨發(fā)生概率總在30%左右，嚴重影響產(chǎn)品質量和生產(chǎn)交付計劃，亟待開發(fā)一種新的檢測方法來進行鐵道車輛漏雨試驗前的泄漏檢測和漏雨后漏點的查找，為車輛運營提供安全保障。

本文依據(jù)汽車行業(yè)的應用經(jīng)驗，采用超聲波檢測泄漏的原理，對超聲波發(fā)生器、接收裝置、檢測探頭、系統(tǒng)軟件等進行優(yōu)化配置，使之滿足于鐵道車輛漏雨密封性能檢測。

二、超聲波檢測裝置原理

超聲波是頻率高于20KHz、人耳聽不到的聲波，它具有方向性好、功率大、穿透能力強、易于獲得較集中的聲能且隨傳播距離增大衰減較快的特點。

在封閉的鐵道車輛車廂內，放置超聲波發(fā)生器，超聲波在均勻的介質中以直線方式傳播，當傳播到界面或另一種介質的表面時，按照幾何光學原理，發(fā)生反射、折射現(xiàn)象，在反射、折射時其能量及波形都發(fā)生變化，能量的變化量取決于兩種介質的聲阻抗特性，兩種介質的聲阻抗特性差異愈大，則反射波的強度愈大。鐵道車輛車廂內部件材料主要有鋼、鋁、酚醛玻璃鋼、橡膠、塑料等組成，由于上述材料的聲阻抗和空氣聲阻抗相差較大，超聲波均不同程度地發(fā)生反射；如果封閉車廂內有縫隙、孔洞，超聲波將穿過該縫隙，用超聲波檢測探頭掃描車體鋼結構空調平頂焊縫、空調新風口鋁風道結合面、車門上沿及門縫、車窗周圈及貫通道等部位，可捕捉到超聲波聲音，通過檢測儀器分析、處理，可以判斷出縫隙的大小、位置。超聲波檢測裝置原理框圖見圖1。

圖1 超聲波檢測裝置原理框圖

三、鐵道車輛超聲波檢測裝置

車輛超聲波檢測裝置具有以下功能：

（1）檢測高頻率的超音波；

（2）屏蔽低頻率或人耳可以聽到的聲波；

（3）超聲波信號可轉換為人耳可以聽到的聲波；

（4）超聲波信號可進行量化、數(shù)值化；

（5）可儲存測量數(shù)據(jù)、顯示器顯示泄漏處；

（6）可傳輸測量數(shù)據(jù)到P C上儲存、分析、結論。

車輛超聲波檢測裝置系統(tǒng)組成圖見圖2。

圖2 車輛超聲波檢測裝置系統(tǒng)組成

四、鐵道車輛超聲波檢測裝置應用

鐵道車輛超聲波檢測泄漏分為兩個階段進行，第一階段：車體鋼結構泄漏檢測；第二階段：車輛整車落成后泄漏檢測。

（一）車體鋼結構檢測系統(tǒng)

鐵道車輛車體總組焊后，需對車體鋼結構頂蓋上通風器、雨檐、空調新風口、空調平臺焊縫、車體側墻門窗處、車體端墻貫通道處進行澆水試驗，滿足不泄漏、不滲漏之要求。

在澆水試驗之前，使用超聲檢測裝置，對以上部位進行探測檢查，預先檢測是否有漏點，預先進行控制并處理，可有效控制有漏點的車體流入下工序，減少返工返修時間，提高產(chǎn)品質量。車體鋼結構檢測位置見圖3。

圖3 車體鋼結構超聲波檢測部位圖

（二）整車檢測系統(tǒng)

鐵道車輛總組裝竣工后，按照工藝流程，需對整車進行漏雨試驗，滿足《鐵道車輛漏雨試驗方法》（T B/T 1802-1996）噴水強度不小于 3m m/min、噴頭處水壓不小于0.10MPa、噴頭至噴水表面的距離不大于1.5m、噴水時間不小于3min，噴水結束后10～20min內再檢查各部位不滲漏的要求。

在車輛漏雨試驗前設置超聲檢測工序，對車輛車門接縫處、車體空調平臺焊縫處、車窗接縫處、車內風道及電器設備接縫處、貫通道折棚處等進行漏點檢測，可預先發(fā)現(xiàn)漏點、處理漏點，大大降低了返工返修時間，滿足了生產(chǎn)計劃要求。整車超聲波檢測部位圖參見圖4。

圖4 整車超聲波檢測部位圖

（三）設備選型

1.超聲波發(fā)聲器

發(fā)射功率：8×260m W便攜式（可根據(jù)實際情況試驗標定后確定）

頻率范圍：頻率39.2KHz和39.6KHz雙頻制

溫度范圍：-20～50℃；濕度范圍:0～95%

具有二次充電裝置，一次充電后連續(xù)工作時間≥2.5小時

2.外接式探測器

柔性彎曲式探頭

探頭靈敏度：-65d B/V/μbarat40kHz（可根據(jù)實際情況試驗標定后確定）

探測器長度：550m mo r 820m m

探頭管外徑20m m

3.接收器主機

測量量程：－10d B μV～120d B μV

測量精度：±0.5d B μV

測量分辨率：0.1d B μV

信噪比：－5d B μV

帶寬：－3d B)2KHz

頻率范圍：0～200KHz

便攜儀顯示器可顯示漏點部位、具有鍵盤功能鍵、具有高對比性，帶背光LCD，可接入PC電腦進行數(shù)據(jù)存儲、分析、打印功能。

五、結 語

1.超聲波檢測可與傳統(tǒng)淋雨試驗工藝相結合，提前發(fā)現(xiàn)車輛漏雨部位進行處理，提高了車輛密封性能、降低了返工返修率。

2.超聲波檢測手段成本低、可靠性高、操作簡便易行。

3.鐵道車輛整車漏雨率由30%降低到6%以下。

4.車輛制造商和車輛運營單位均可推廣使用該方法。

[1]T B/T 1802-1996，鐵道車輛漏雨試驗方法［S］.

[2]周龍，牟懌，謝莉.基于超聲波檢測的汽車防雨密封性試驗研究［J］.華中科技大學學報（自然科學版），2007,（8）.