鄒歡 劉齊

【摘要】列車能否安全運(yùn)行主要通過車輪檢測等重要手段進(jìn)行保證。本文介紹了國內(nèi)外目前在役車輪狀態(tài)動態(tài)最新檢測系統(tǒng)，闡述了國內(nèi)目前動態(tài)外形尺寸故障檢測系統(tǒng)以及動態(tài)踏面缺陷檢測系統(tǒng)的相關(guān)原理，具有一定參考借鑒價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】輪對狀態(tài)；無損檢測；檢測系統(tǒng)；研究

在近年來列車運(yùn)行速度不斷得到提升，隨之而來的是列車運(yùn)輸?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)性增大，尤其在德國發(fā)生災(zāi)難性高速列車事故后，各國開始對檢測車輪問題加以高度重視。鐵路近年來的發(fā)展朝向?yàn)楦咚俜较蛞约爸剌d方向，目前，機(jī)車車輪輪對于動態(tài)負(fù)載的承受能力越來越強(qiáng)。但列車的車輪部分仍容易出現(xiàn)各種問題，原因在于集中應(yīng)力的情況非常容易出現(xiàn)在車輪的輪輞、踏面以及輪輻等部位，一旦發(fā)生這種狀況，車輪便會出現(xiàn)疲勞裂紋的現(xiàn)象，情況嚴(yán)重可導(dǎo)致車輪受到損壞，造成重大列車災(zāi)難事故，不但對人員是一種致命的打擊，還可能帶來重大經(jīng)濟(jì)損失。因此想要保證列車能夠安全行駛，首要目的是保障車輪的性能處于良好的狀態(tài)。

一、國內(nèi)外輪對狀態(tài)動態(tài)檢測系統(tǒng)

（一）國外輪對踏面缺陷動態(tài)檢測技術(shù)

第一，電磁超聲測量法。在德國，最早由弗朗霍菲發(fā)明了電磁超聲測量的方式，該方式的原理主要是將電磁超聲探頭安放在軌道中，在列車經(jīng)過的過程中，輪對表面會受到探頭超聲的表面波探測，而在對探頭進(jìn)行激發(fā)之后便會對缺陷波信號進(jìn)行接受，完成分析之后對踏面缺陷情況實(shí)施一次性獲取。目前各國利用電磁超聲波技術(shù)已經(jīng)研制開發(fā)出具有成熟性和有效性的產(chǎn)品，能夠?qū)唽Ρ砻嫒毕葸M(jìn)行動態(tài)、自動的探傷分析，該系統(tǒng)為AUROPA，相關(guān)公司將該系統(tǒng)應(yīng)用到ARGUS技術(shù)中進(jìn)行集成開發(fā)。第二，振動加速度法。軌道上安置加速度傳感器，當(dāng)列車經(jīng)過該部分的軌道時(shí)會產(chǎn)生一定的沖擊加速度，傳感器對加速度的具體水平實(shí)施分析之后，從而對踏面擦傷的狀況進(jìn)行判斷，如加速度高，則擦傷程度大，反之加速度低，則擦傷小。當(dāng)前我國已經(jīng)在部分地方采取此方式開展監(jiān)測應(yīng)用。在俄羅斯以及日本兩國采用加速度檢測法較為廣泛，這種方法的原理為振動學(xué)，通過輪重以及加速度傳感器對鋼軌受到?jīng)_擊時(shí)產(chǎn)生的不同振動信息進(jìn)行識別、分析以及預(yù)報(bào)以此達(dá)到檢測車輪的目的。第三，渦流傳感器陣列。該方法主要在小車上安裝渦流傳感器陣列，列車行駛經(jīng)過的時(shí)候，渦流傳感器對輪對的裂紋以及踏面剝離情況進(jìn)行分析和檢測。傳感器陣列保持和輪對產(chǎn)生接觸，在小車出現(xiàn)推動過程中傳感器也被帶動前進(jìn)，傳感器在完成一整個(gè)圓周長度的運(yùn)動之后便復(fù)位。這種方法僅僅是國外的相關(guān)研究學(xué)者所提出的一種輪對檢測構(gòu)思，尚未實(shí)施也尚未研制開發(fā)相關(guān)檢測原理的產(chǎn)品。

（二）國外輪對外形尺寸動態(tài)檢測技術(shù)

1.渦流法

此方式是利用渦流檢測變換器來對輪對踏面非接觸磨耗進(jìn)行監(jiān)測，最早出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代的蘇聯(lián)。在進(jìn)行測量時(shí)，無需限制行車的速度，具有高可靠性，其優(yōu)點(diǎn)明顯，同時(shí)也存在缺陷，其應(yīng)用范圍局限，僅適用于踏面磨耗的檢測。

2.超聲遙測法

其應(yīng)用原理在于遙測傳感器組在車速運(yùn)行低于5km/h時(shí)能夠測出各個(gè)特征表面和輪對之間的距離，對距離經(jīng)過處理分析后便可得到相應(yīng)的參數(shù)，如輪緣厚度、輪對直徑、垂直磨耗以及踏面磨耗等。該方法的缺點(diǎn)在于其檢測精度不高，難以還原輪對外形曲線的完整性。

3.接觸測量法

該方法又被稱為踏板法，主要原理在于采用對輪緣高度直接測量手機(jī)高度變化量來獲取輪對外形具有關(guān)鍵性的尺寸，國內(nèi)目前對于該方法進(jìn)行了大量研究和試驗(yàn)，但這種方法具有一定的局限性，其只能檢測輪對踏面的磨耗。

（三）國內(nèi)輪對狀態(tài)動態(tài)檢測系統(tǒng)

由成都主導(dǎo)科技公司與西南交通大學(xué)進(jìn)行合作，對德國技術(shù)加以引進(jìn)研制并開發(fā)出形影的故障動態(tài)檢測系統(tǒng)，作為國內(nèi)現(xiàn)階段對于踏面缺陷所采用的檢測系統(tǒng)。此設(shè)備可被放于在機(jī)車車輛入庫線路，通過光截圖像測量和EMAT技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測，進(jìn)而掌握輪對外形、尺寸、輪對踏面等。這種方法普遍應(yīng)用在各種類型的車輛檢測當(dāng)中，包含動車、機(jī)車、地鐵等。

二、輪對外形尺寸故障檢測系統(tǒng)機(jī)理

車輛輪對參數(shù)測量方式通常為靜態(tài)、動態(tài)測量方式，靜態(tài)測量是指對靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)列車測量，例如在車輛檢修狀態(tài)。另一種是動態(tài)測量法，即鐵路車輛處于運(yùn)行時(shí)，對其進(jìn)行動態(tài)實(shí)時(shí)的測量。目前，對于車輪的外形輪廓、輪緣高度和厚度以及踏面線輪廓度的測量主要采用光截圖像測量技術(shù)，利用該技術(shù)達(dá)到動態(tài)且不具備接觸性的測量性質(zhì)，該方法的原理在于投射線光源至車輪踏面部位，形成具備車輪踏面的尺寸、形狀等信息的光截曲線?？墒褂肅CD攝像機(jī)收集曲線截圖，令光源入射的方向和線光源形成特殊夾角進(jìn)行拍攝后即可獲取。車輪的實(shí)際外形尺寸通過曲線截圖與標(biāo)準(zhǔn)曲線的對比后便可得知。

三、結(jié)語

輪對在車輛的安全運(yùn)行過程當(dāng)中，是需要高度重視且具有重要作用的部件。優(yōu)劣水平會對行車安全產(chǎn)生較大的影響，在輪對存在問題的情況下，則無法保證行車安全。當(dāng)前國內(nèi)在輪對監(jiān)測技術(shù)的研究方面較為落后，為對這一現(xiàn)象進(jìn)行彌補(bǔ)，可以將動態(tài)檢測輪對狀態(tài)裝置系統(tǒng)進(jìn)行推廣使用，起到科學(xué)合理有效的檢測效果，對輪對的狀態(tài)進(jìn)行有效性、動態(tài)性的跟蹤，以此控制和保證輪對的質(zhì)量，有效減少車輛運(yùn)行事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：鄒歡（1989—），男，湖北孝感人，大專，研究方向：軌道交通項(xiàng)目工作。