摘要：北方寒冷地區(qū)冬季低溫嚴(yán)重影響了鋼軌探傷質(zhì)量和效率。本文就鋼軌探傷車冬季檢測耦合水噴嘴的改造、加熱防凍設(shè)備的合理使用作出探討和研究，并提出改進(jìn)冬季檢測作業(yè)質(zhì)量的相關(guān)措施。經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用，極大地提高了鋼軌探傷車冬季檢測作業(yè)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：軌道；鋼軌探傷車；冬季檢測質(zhì)量

作者簡介：李杰，男，高級(jí)工程師。

1鋼軌探傷車在冬季進(jìn)行檢測作業(yè)時(shí)存在的問題

鋼軌探傷車在冬季進(jìn)行檢測作業(yè)時(shí)，因溫度過低會(huì)出現(xiàn)以下問題：

（1）各檢測晶片發(fā)生衰減導(dǎo)致回波較弱，易造成較小傷損無法被檢出。

（2）鋼軌探傷車通過小半徑曲線時(shí)，由于冬季無法噴灑輪緣水來消除輪緣與鋼軌摩擦產(chǎn)生的噪聲波，導(dǎo)致B顯回波較多，給數(shù)據(jù)回放分析工作帶來極大干擾，可能發(fā)生傷損漏判。

（3）鋼軌探傷車耦合水路扇形霧化噴嘴噴出的霧化水與鋼軌軌面接觸瞬間形成冰膜，造成檢測探輪與鋼軌間耦合不良，0°底波通道失波嚴(yán)重，其他各通道回波效果也不理想，嚴(yán)重影響鋼軌探傷車檢測作業(yè)質(zhì)量。

（4）鋼軌探傷車耦合水管路及探輪架處極易結(jié)冰，積冰嚴(yán)重時(shí)會(huì)遮擋噴到鋼軌表面的水量，嚴(yán)重影響各超聲波檢測通道與鋼軌的耦合效果，如圖1所示；激光對(duì)中裝置擋板處結(jié)冰嚴(yán)重時(shí)，激光對(duì)中裝置激光光束被遮擋，以致無法覆蓋整個(gè)鋼軌內(nèi)側(cè)，導(dǎo)致對(duì)中失效，檢測效果不良，如圖2所示。

2常用的解決措施

針對(duì)上述問題，通常采用以下解決措施。

（1）通過改良耦合水噴嘴噴頭工藝，改善探輪與軌面的耦合環(huán)境，提升探傷檢測質(zhì)量。

（2）合理使用探輪架加熱裝置、耦合水加熱裝置、探輪恒溫裝置以及風(fēng)箱加熱裝置，確保檢測晶片工作溫度與耦合水溫度在合適的范圍內(nèi)，同時(shí)為防止作業(yè)裝置結(jié)冰嚴(yán)重影響正常檢測作業(yè)，檢測作業(yè)過程中需定時(shí)下車清理積冰。

（3）合理調(diào)整各超聲檢測通道的增益值，使其能夠達(dá)到傷損檢出的要求，保證檢測質(zhì)量，避免由于靈敏度增益不足導(dǎo)致無法檢測到較小的傷損，留下線路安全隱患。

（4）通過曲線時(shí)，由于冬季無法噴灑輪緣水，適當(dāng)降低行車速度，能夠有效減少輪緣與鋼軌摩擦產(chǎn)生的噪聲波，避免雜波過大影響超聲檢測和數(shù)據(jù)回放工作。

（5） 優(yōu)化鋼軌探傷車冬季檢測作業(yè)時(shí)間，在環(huán)境溫度高的時(shí)間段安排鋼軌探傷車檢測作業(yè)，提高超聲檢測作業(yè)質(zhì)量。

（6）鋼軌探傷車冬季檢測過程中如需臨時(shí)停車，需向耦合水管路內(nèi)噴注防凍液。為防止軌面殘余的防凍液造成列車制動(dòng)打滑，在作業(yè)過程中應(yīng)盡量減少向鋼軌表面噴灑防凍液。

（7）做好冬季鋼軌探傷車超聲檢測系統(tǒng)動(dòng)態(tài)標(biāo)定工作，提高現(xiàn)場檢測作業(yè)質(zhì)量。

3改進(jìn)方案

3.1噴嘴出水口中心鉆孔

在普通扇形耦合水噴嘴的橢圓形出水口中心鉆一個(gè)1 mm的小孔，使其中心區(qū)域水流量增大，中間的直通水柱能夠有效地防止鋼軌軌面冰膜的形成，同時(shí)也提高了在風(fēng)力較大環(huán)境作業(yè)時(shí)水流的穩(wěn)定性，如圖3所示。

3.2采用加熱裝置進(jìn)行溫度控制

根據(jù)鋼軌探傷車作業(yè)時(shí)環(huán)境溫度的變化，合理設(shè)置耦合水加熱裝置及探輪架加熱裝置的溫度，一般情況下將耦合水加熱溫度設(shè)置在35～40 ℃，探輪架加熱溫度設(shè)置在40 ℃左右，能夠保證檢測效果良好；探輪液恒溫裝置設(shè)置在25 ℃左右，能保證超聲檢測晶片始終處于理想的工作環(huán)境，提高超聲檢測準(zhǔn)確率。

使用風(fēng)箱加熱使耦合水管路內(nèi)溫度保持在30 ℃以上，確保短時(shí)間內(nèi)耦合水管路上不出現(xiàn)較大冰塊，提高檢測裝置的穩(wěn)定性。

每次作業(yè)前應(yīng)提前開啟加熱防凍裝置，使其提前達(dá)到指定溫度，保證檢測作業(yè)質(zhì)量。同時(shí)，在檢測作業(yè)中，需時(shí)刻注意車下檢測裝置的積冰情況，當(dāng)積冰較多時(shí)及時(shí)下車清理。

3.3確定合理的超聲檢測通道增益值

各超聲檢測通道增益值應(yīng)較春夏季節(jié)檢測時(shí)的靈敏度提高2～4 dB，補(bǔ)償冬季檢測探輪與鋼軌間耦合效果差造成的靈敏度衰減，保證各超聲檢測通道的靈敏度能夠滿足傷損檢出的需要，避免由于靈敏度不足造成鋼軌傷損漏檢。

3.4降低檢測作業(yè)速度

鋼軌探傷車在冬季檢測作業(yè)中，無法噴灑輪緣水來消除輪緣與鋼軌摩擦產(chǎn)生的噪聲波，因此只能通過降低檢測速度來提高曲線地段的檢測質(zhì)量。鋼軌探傷車在通過曲線時(shí)，應(yīng)根據(jù)曲線半徑的大小嚴(yán)格控制檢測作業(yè)速度，減少噪聲波，防止由于雜波過大掩蓋傷損的回波。

經(jīng)現(xiàn)場驗(yàn)證，在既不干擾列車正常運(yùn)行秩序，又能保證鋼軌探傷車曲線檢測作業(yè)質(zhì)量前提下，根據(jù)曲線半徑的大小整理制作了鋼軌探傷車通過曲線速度表。當(dāng)曲線半徑＜600 m時(shí)，建議檢測速度≤40 km/h；當(dāng)600 m≤曲線半徑＜800 m時(shí)，建議檢測速度≤50 km/h；當(dāng)800 m≤曲線半徑＜1 000 m時(shí)，建議檢測速度≤60 km/h；當(dāng)曲線半徑≥1 000 m時(shí)，建議檢測速度≤75 km/h，對(duì)于耦合狀態(tài)較差、噪聲回波較多的曲線可以進(jìn)一步降低檢測速度。

3.5盡量在日間進(jìn)行檢測作業(yè)

由于冬季晝夜鋼軌表面溫差大，導(dǎo)致鋼軌探傷車在白天和夜間進(jìn)行超聲檢測作業(yè)的質(zhì)量相差也較大。因此，在安排鋼軌探傷車的月度檢測計(jì)劃時(shí)，鐵路局集團(tuán)公司工務(wù)部須提前與行車管理部門溝通各線路的檢測時(shí)間，鋪排“鋼軌探傷車運(yùn)行時(shí)刻表”，普速鐵路盡量在日間軌溫相對(duì)較高時(shí)段安排鋼軌探傷車進(jìn)行檢測作業(yè)，以提高檢測探輪與鋼軌間的超聲耦合效果，保證超聲檢測作業(yè)質(zhì)量。個(gè)別線路如因施工或維修作業(yè)等原因不能在白天進(jìn)行探傷車作業(yè)，應(yīng)協(xié)調(diào)在周末休息日無天窗期間安排探傷車進(jìn)行日間作業(yè)。

3.6減少向耦合水管路內(nèi)噴注防凍液頻次

鋼軌探傷車冬季檢測作業(yè)中需臨時(shí)停車更換探輪或會(huì)讓列車，當(dāng)停車時(shí)間不超過10 min時(shí)，利用風(fēng)箱加熱功能保持耦合水管路的溫度；停車時(shí)間如超過10 min且不足1 h時(shí)，使用管路排空功能將耦合水管路的水排出管路，之后開啟風(fēng)箱加熱功能保持耦合水管路內(nèi)的溫度，防止管路內(nèi)殘留的耦合水結(jié)冰；停車時(shí)間超過1 h，使用管路排空功能將耦合水管路的水排出后再噴注防凍液，防止管路結(jié)冰，在發(fā)車前必須將軌面殘余的防凍液擦拭干凈，防止列車制動(dòng)打滑。

3.7冬季鋼軌探傷車動(dòng)態(tài)標(biāo)定工作

不同環(huán)境溫度下，鋼軌探傷車檢測作業(yè)的參數(shù)存在一定差值，為防止因參數(shù)設(shè)置不當(dāng)造成檢測質(zhì)量下降，必須提前做好鋼軌探傷車的動(dòng)態(tài)標(biāo)定工作。鋼軌探傷車動(dòng)態(tài)標(biāo)定線的人工傷損尺寸和數(shù)量應(yīng)滿足《鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械 鋼軌探傷車》（GB/T 28426—2021）附錄A中的要求［1＼]，分別按照檢測速度75 km/h、60 km/h、40 km/h進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定，對(duì)規(guī)定傷損10遍的檢出率不低于85%，誤報(bào)率不超過15%，其中軌底部位半圓形傷損的檢出率須達(dá)到100%。

按照檢測系統(tǒng)年檢標(biāo)定和全路探傷車運(yùn)用檢查要求對(duì)各通道的回波質(zhì)量進(jìn)行分析，總結(jié)探傷車現(xiàn)場各檢測速度等級(jí)下各檢測通道的最佳增益值、各監(jiān)視通道的閾值。鋼軌探傷車現(xiàn)場檢測使用的增益值應(yīng)不低于動(dòng)態(tài)標(biāo)定的增益值，各監(jiān)視通道的閾值應(yīng)與動(dòng)態(tài)標(biāo)定時(shí)的數(shù)值一致［2］，這樣可以進(jìn)一步提高超聲檢測系統(tǒng)動(dòng)態(tài)標(biāo)定工作對(duì)現(xiàn)場檢測作業(yè)的指導(dǎo)作用，防止鋼軌傷損漏檢。

4取得的成果

（1）通過對(duì)耦合水噴嘴內(nèi)孔形狀的改造，由之前的扇形耦合水噴嘴改為中通式扇形耦合水噴嘴，極大地改善了探輪與鋼軌面的耦合效果。耦合水噴嘴改造前如圖4所示，0°通道底波失波嚴(yán)重，耦合水噴嘴改造后如圖5所示，0°通道底波穩(wěn)定。對(duì)冬季探傷檢測質(zhì)量的提升起到了極其重要的作用。

（2）通過合理地使用加熱防凍裝置與定時(shí)人工下車清理積冰，耦合水管路、激光對(duì)中裝置及擋水板處積冰顯著減少，如圖6所示，有效地防止了作業(yè)裝置結(jié)冰嚴(yán)重而影響正常檢測作業(yè)。

（3）通過合理地使用探輪恒溫裝置，使用與動(dòng)態(tài)標(biāo)定一致的監(jiān)視閘門寬度和閾值，各檢測通道以不劣于動(dòng)態(tài)標(biāo)定的增益值在冬季氣溫較低環(huán)境下進(jìn)行檢測作業(yè)，檢測效果能夠滿足傷損檢出的要求，保證檢測質(zhì)量符合作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提高鋼軌傷損的檢出率。

（4）鋼軌探傷車司機(jī)通過控制曲線地段檢測速度，在鋼軌探傷車通過曲線時(shí)提前降低運(yùn)行速度，能夠減少噪聲波對(duì)超聲檢測和數(shù)據(jù)回放分析工作的干擾，可有效避免由于噪聲波過大而掩蓋住傷損回波，造成鋼軌傷損漏報(bào)安全隱患。

（5）鋼軌探傷車冬季作業(yè)時(shí)，通過協(xié)調(diào)行車管理部門，安排鋼軌探傷車在日間軌溫相對(duì)較高時(shí)段進(jìn)行檢測作業(yè)，有效提高了檢測探輪與鋼軌間的超聲耦合質(zhì)量，防止鋼軌傷損漏檢。

（6）通過規(guī)范鋼軌探傷車冬季檢測作業(yè)時(shí)防止耦合水管路結(jié)冰操作方法，能夠減少向鋼軌表面噴注防凍液的頻次，防止列車制動(dòng)打滑，節(jié)約防凍液的用量，保證超聲檢測作業(yè)耦合正常。

上述措施在管內(nèi)京包、唐包等線路運(yùn)用后，鋼軌探傷車防凍液的用量減少了60%以上，曲線地段失波率降低30%以上，檢測接頭回波達(dá)標(biāo)率由50%提高到80%以上，大幅提高了鋼軌探傷車冬季檢測作業(yè)的質(zhì)量。

5結(jié)語

本文提出的提升鋼軌探傷車冬季檢測質(zhì)量的措施，極大地提升了冬季鋼軌探傷車檢測作業(yè)的質(zhì)量和工作效率，為工務(wù)設(shè)備管理單位提供了有效、準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)和報(bào)告，為保證冬季線路安全提供了有力的支持。對(duì)今后進(jìn)一步提高鋼軌探傷車檢測作業(yè)質(zhì)量方面的研究有著積極的意義。

參考文獻(xiàn)

［1］鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械鋼軌探傷車：GB/T 28426—2021［S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2021.

［2］關(guān)于發(fā)布《鋼軌探傷車超聲檢測系統(tǒng)年檢評(píng)定細(xì)則（暫行）》的通知［Z］.北京：［出版者不詳］，2024.