动车组LA轮辋轮辐探伤设备的维修与保养

杨永峰

（武汉铁路局武汉动车段，湖北 武汉 430083）

动车组LA轮辋轮辐探伤设备的维修与保养

杨永峰

（武汉铁路局武汉动车段，湖北 武汉 430083）

固定式轮辋轮辐探伤设备（LA）是动车组高修车轮检测工序中的关键设备，为动车组高级修提供了工装保障，提高了动车组安全运行系数。具体介绍了该设备的探伤原理及组成，列举了常见故障维修方法，并提出了保养建议。

车轮；轮辋轮辐；相控阵超声波；探伤；维修；保养

随着我国动车组开行量不断增加，动车组轮对质量问题得到越来越多的关注。动车组在高速运行过程中，轮对承受巨大的冲击，车轮踏面、轮辋、辐板等部位承受较大应力，易出现应力集中现象，造成车轮剥离、擦伤、疲劳裂纹等质量问题，严重影响铁路运营安全。因此，要保证动车组源头质量稳定，车轮探伤检测在动车组高级修时显得尤为重要。动车组LA固定式轮辋轮辐探伤设备（以下简称“LA设备”）是动车组轮对检测工序的关键设备，加强该设备维修和保养更为重要。

1 相控阵探伤基本原理

LA设备是一种固定式轮辋轮辐超声相控阵探伤系统。超声相控阵检测技术是一种新型的超声检测技术，具有动态聚焦、咸像检测，检测复杂形状物体， 提高检测灵敏度、分辨力和信噪比等多项优点，近年来越来越受到人们的重视，将其应用于车轮探伤领域，能实现轮辋轮辐的实时检测。传统的超声探头采用一个压电晶片产生超声波，其传播特性是预先设定的，且不能预先编程变更。在一个确定的角度只产生一个固定的声束（图1）。而超声相控阵则使用多个小的压电晶片元件。这些小的压电晶片元件组成的组件辐射的总能量形成超声束（图2）。

图1 传统压电探头

图2 超声相控阵探头

相控阵超声探伤技术具有两个技术优势，一是超声波束的方向可控；二是超声波束的聚焦可控。相控阵超声系统可以灵活的控制超声波波束在工件中的传播方向和聚焦深度，即采用同一只探头，即可实现大角度（最大扫描范围为0～90度角）的自聚焦扫描。采用波束的动态聚焦功能，能够提高超声波束的空间分辨率，从而提高探测缺陷的定位精度。

2 LA设备组成及功能

LA设备从功能能上划分主要包括检测区和控制区两部分（图3）。

图3 LA探伤设备组成示意图

2.1 检测区

由地面轨道单元与龙闸架单元组成，主要包括推轮机构、前限位机构、转轮机构、升降轨机构、升降臂机构、探头载体机构以及各种检测传感器等部件。地面轨道单元主要实现轮对自动运送、转轮及其他辅助功能；龙门架单元主要承载探伤设备，实现探头系统的准确定位及轮对自动探伤功能。

2.2 控制区

由超声控制单元与电气控制单元组成，主要包括探头系统、超声电子单元、定位模块、检测主机、检测从机、现场电气单元、系统控制柜等部件。超声控制单元主要实现检测系统的启/停操作,多通道探伤数据实时采集及分析处理,检测数据重构、生成检测结果报表及检测结果维护管理等；电气控制单元主要完成系统检测所需的各种运动控制功能。

3 LA设备维修

LA设备的维修主要是故障修，通过这几年来的故障统计，主要存在以下几个方面故障。

3.1 地面轨道单元故障

地面轨道单元就是对轮对推入推出及转轮机构主要执行轮对运动控制。主要是升降轨电机或转轮电机故障，出现按“停止”按钮停不下来的情况。

故障原因：外界干扰引起PLC、操作界面与变频器的通讯不稳定，从而致使升降轨电机或转轮电机不能接收到停止命令。

维修方法：（1）按下操作站或检测控制箱的“急停”按钮。（2）检查电器控制单元与操作界面连线是否松动，用万用表检查继电器是否烧损。（3）用手电筒检查轨道下面电机传动机构是否有卡滞现象。

3.2 龙门架单元故障

龙门架单元就是驱动探头载体的竖直方向、轴向、周向移动，保证检测缺陷用的探头与车轮踏面和轮辋内侧面贴合良好。主要是探头夹具座的升降臂故障，升降臂在下降的过程中，踏面夹具到达车轮踏面时升降臂没有停下来，仍然继续下降。

故障原因：（1）LA 设备受到外界干扰致使升降臂电机无法停下了。（2）由于“检测踏面传感器”安装位置过高，致使踏面夹具到达车轮踏面时，“检测踏面传感器”仍没信号。

维修方法： （1）进入人机界面升降臂单步调试页面，点击“上升30”的按钮（图4）。但必须注意，在点击“上升30”按钮前，需要将相关的报警信息确认。点击“上升30”按钮后，如果踏面夹具气缸、内侧夹具的气缸未复位时，踏面夹具气缸、内侧夹具的气缸会自动复位，而且灯塔的绿灯常亮、黄灯闪烁并维持10s。然后升降臂才开始上升。（2）手动拆除夹具座极限位，然后进入人机界面升降臂单步逐一调试，直到调试成功。（3）关闭设备电源，检查升降臂传动带是否卡滞，润滑是否良好。

图4 LA设备操作界面

3.3 超声检测单元故障

超声检测单元对产生超声信号的激励，接收超声信号，超声信号的预处理，以及超声波形的显示，检测结果等。超声检测单元故障比较多，主要故障有以下几类：（1）TV通道故障。（2）通道无波形显示。（3）探头产生抖动。（4）探头回波幅度过低。（5）完全没有检测波形。

故障原因：（1）TV软件系统没有检测到通道。（2）每个通道与探头的接口有松动。（3）螺钉有松动或者二级弹簧太硬。（4）楔块缺少润滑或者探头损坏。（5）可能是I/O信号转接箱核心模块损坏。

维修方法：（1）在LA软件上重启采集设备和TV软件。（2）检查探头及连线的准确，线号是否有错误，把几个通道进行互换，扣紧接头，确认接口是否损坏，如没有坏，就在TV软件上修改配置。（3）紧固探头夹具螺钉，更换合适的二级弹簧。（4）更换楔块润滑脂，检查探头是否损坏，如损坏及时更换。（5）检查I/O信号转接箱核心模块是否烧损，如果损坏，必须进行返厂维修。

4 LA设备保养建议

4.1 严格落实设备保养规程

做好每天的日常保养和每周的定期保养，定期对进行关键部位的保养和检测数据备份。

4.2 严格落实性能校验制度

做好每天日常校验和每季度的性能校验工作，全面标定和校验探伤灵敏度，确保技术状态和探伤性能良好。

4.3 探头载体的保养

目视探头表面检查是否干净和划痕，用洁净无纺布或软绵部沾取少量清洗剂，清理踏面和探头污渍，对影响超声检测效果的探头进行更换；检查探头夹具螺栓连接是否紧固， 转动是否灵活。确定探头定位误差≤2mm；开机前检查传感器安装螺母是否紧固，开机后检查传感器工作是否正常。

4.4 控制柜的保养

开机前检查各电气航插及部件连接可靠紧固；使用软绵布和压缩空气除尘，观察空调工作情况；使用万用表检测蓄电池组，要求充满后输出电压应不小于DC 240V，否则更换蓄电池组；用接地电阻检测仪定期检测控制柜的漏电情况，要求接地电阻≤4Ω。

4.5 地面轨道部件的保养

使用干净软棉布在水路连接处轻轻擦拭，查看是否漏水，用手感觉气路连接处是否漏风；开机前检查运动部件螺栓是否紧固，对运动卡滞的部件添加润滑脂；用刷子清扫、砂布除锈、加油润滑，确保升降轨滚轮和导轨运转正常；检查各种气缸和传感器支架是否稳定，无松动。

5 结语

动车组LA固定式轮辋轮辐探伤系统是动车组高修车轮检测工序中的关键设备，切实提高设备维修和保养技能，就能保证动车组检修源头质量稳定，为高速动车组列车的安全运行打下良好的基础。

[1]单宝华，喻言，欧进萍.超声相控阵检测技术及其应用[J].无损检测，2004(5) .

[2]中华人民共和国铁道部运输局.运装客车[2011]428号.关于印发《CRH动车组车轮超声波探伤工艺规程（试行）》的通知[S].

[3]成都主导科技有限责任公司.LA固定式轮辋轮辐探伤系统技术说明书(第三版) 册[R],2010.

U266;U269

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：1671-0711（2017）09（下）-0056-03