钢轨探伤技术发展与应用分析

路济源

摘要：铁路运输现在是我国不可或缺的一种运输方式，然而在火车运行过程中，火车会不断的与钢轨发生冲击、挤压或者是摩擦，钢轨在这种反复的作用下，极易会出现裂纹，进而引发一系列交通事故，因此铁路运输的安全性是非常重要的。在本篇文章中主要介绍了国内外铁路钢轨探伤技术的发展，在此基础上，对我国的钢轨探伤技术的传感器结构和速度检测等技術进行了阐述分析，并提出了我国铁路钢轨探伤车的发展方向和工作建议。

关键词：钢轨；探伤；检测；应用

一、国外铁路钢轨探伤车技术发展和应用

1.北美铁路

目前大型钢轨探伤车在国外发达国家已经有四五十年的历史，他们早已经替代了人工探伤设备，并且先进的钢轨探伤车技术是利用超声波检测来探测钢轨内部的裂纹，这种技术灵敏度高、检测速度快、经济性好。对于美国的钢轨探伤车制造企业来说，他们的地区冬季温度较低，而铁路运输是以运输货物为主，因此，北美地区探伤车均采用的是轮式超声波感应器，他们的探伤车车体主要采用公铁两用车，传感器的伺服系统采用小车形式，把传感器伺服系统悬挂在车下或者车尾，不进行作业的时候收起小车，车辆也可以在公路上正常行驶。

2.欧洲铁路

对于欧洲铁路来说，采用的是滑靴式超声波传感器，他们的探伤车车体可以自带动力，在小车的腹部安装独立可收放的检测小车。为了提高探测速度，英国某公司生产的探伤车采用了最新的转向架安装模式，这种模式将滑靴式超声波传感器安装在转向架两头的中间，加强了探测的灵敏度，同时也使小车的探伤功能更加强大。对于美国的探伤技术来说，英国铁路标准车辆自带动力，并且超声波传感器早期为滑靴式，后来逐渐过渡到轮式，主要是采用转向架安装的模式。

3.日本铁路

日本铁路探伤车主要是自产为主，少量是澳大利亚进口，他们的探伤车车体采用铁路的专用车辆，探测速度是欧洲铁路探测速度的一半，大概是在30km/h-40km/h。日本探伤车自澳大利亚公司进口，探伤车采用轮式传感器，它的最高检测速度可以达到33km/h每小时，此外，日本探伤车具有探伤和轨道测量双重功能，这样的功能可以对他上车获得的数据进行事后处理，可疑伤损数由人工进行复核。

4.其他国家和地区的铁路

东欧和前苏联地区采用超声波及电磁感应方式进行钢轨探伤。他们的探伤设备有电磁感应探伤车、大型超声波探伤车和探伤小车等。冬季一般采用低温耦合液和电加热的方式来提高探伤作业。而澳大利亚及部分亚洲国家以大型超声波探伤设备为主，他的传感器形式有轮式也有滑靴式，探测速度大概在20km/h-40km/h。对于以色列来说它采用的是滑靴式超声波传感器，他们的探伤车的速度是在70km/h，速度相比于澳大利亚和部分亚洲国家较快，并且他们的探测小车可以实时变轨，根据实际情况来改变小车的探测轨迹。

二、我国铁路钢轨探伤车技术的发展和应用

我国的通用数字化探伤车技术开始于上个世纪80年代末，第一台探伤车是从澳大利亚JEMCO公司引进的。并且在1989年武汉中科创新技术公司研发了数字超声探伤仪，它的研制成功结束了长久以来的常规超声探伤技术在我国市场垄断局面，为超声探伤技术的数字化进程迈上了一步。1993年开始，我国从美国某公司引进了sys-1000型探伤车，它的检测速度可以达到40km/h。近些年来，美国SPERRY公司针对中国铁路最新开发了1900型检测系统，但是在声学设计上借鉴我国铁路小型钢轨探伤仪的技术特点。截止到2010年，我国钢轨探伤车在使用数量已达到了26台。其中有四台可以达到40km/h，22台可以达到60km/h，可以看出我国铁路探伤车的应用日益成熟，并且管理逐步规范，据调查显示，我国权路探伤总里程2.36万千米，单车年均检测里程超1万千米，就这些数据可以看出我国铁路探伤车的运用效率大大超过欧美铁路。

三、我国铁路钢轨探伤车的发展方向

检测速度定位。根据世界铁路钢轨探伤超技术的发展现状，按照经济实用的原则，确定我国探伤车检测速度定位。对于我国高速铁路而言，探伤车检测速度相对于机动组而言差距仍然很大。我们在进行高速铁路的探伤时，必须安排在夜间天窗时间检测，这种情况下才可以适应高速铁路的类型管理模式。对于客货共线的铁路来说，目前理想的探测速度在80km/h-100km/h，这样的探测速度虽然不够快，但是不至于对铁路运输造成太大的影响。

要进行轮式传感器和滑靴式传感器的合理选择。从国外的探伤车技术应用中可以看出，轮式传感器对线路的适应性更好，对于有缝或者是轨头不良的情况，可以有针对性地探测。而对于滑靴式传感器来说，它对轨头的形状有着严格的要求，侧面的磨损和轨道之间的缝隙。都会导致滑靴失水，进而影响检测的效果。由于滑靴式这种耦合水消耗量大的特性，这种传感器很难在我国北方寒冷地区的冬季进行使用，更适合在我国长江流域的线路使用。此外，在过去人们普遍认为滑靴式传感器的主要优点是检测速度很高，相比于普通轮式技术来说，滑靴式的检测速度是普通轮式的两倍以上，这也是许多欧洲地区选择滑靴式传感器的原因，但是随着科技的不断发展，轮式传感器结构已经得到了巨大的改善，我国铁路投入使用的探伤车均采用轮式传感器，并且经过实际情况得出，这种轮式传感器在我国铁路具有良好的适用性，因此我国未来铁路探伤车的发展仍然要以轮式传感器为主，滑靴式传感器为辅。

世界范围内超声波传感器的安装模式主要有检测小车模式和转向架安装模式两种。对于转向架安装模式来说，它的检测速度较高，其速度是检测小车模式的两倍左右。但是检测小车模式传感器的优势是它对中机构要求稍低，由于检测小车采用的是变轨距结构，而转向架安装模式采用定轨距设计，因此两者对中机构的要求不同。在安全性能方面，转向架安装模式有固定轨距并有车体重量加压，它的防脱轨性能优于检测小车模式，安全性相对较高，除此之外，由于车下支撑轮胎的机械结构不能与转向架轴箱分离，所以在运行时，转向架安装模式也可以承受一定冲击，它的运行速度也高于检测速度。

四、钢轨探伤管理模式探讨

新建的高速铁路钢轨探伤具有站间距较大的特点。因此小型的探伤仪难以完成对高速铁路的探伤，而钢轨探伤车具有自动化程度高、检测效率高、检测数据可追溯等特点，还可以使用计算机辅助伤损识别，因此，对于部分线路来说探伤车取代探伤仪是必然的发展趋势。此外，根据实践表明，钢轨的状况对检测结果会有较大的影响，所以工作人员要对钢轨进行不断的维护和检测。焊接时要做好焊筋打磨，减少焊筋反射产生的干扰。在运用管理方面，为了保证操作人员良好的精神状态，减少因运输原因造成的作业操劳，可以按照钢轨的探伤周期将探伤车的检测运行纳入到运行图当中。并且由铁路总公司基础设施检测中心为试点单位提供技术支持，根据探伤车装备规模逐渐推广这种技术。

五、下一阶段的工作建议

经过历时一年多的技术谈判，2010年5月，美国公司与中国有关企业签署了1900系统技术的许可协议，在签署这一协议之前，我国发现了美贷二期引进的探伤车存在的主要问题是探轮更换空间狭小，导致了操作人员同时调整两套框架的自动对中非常困难，因此要拟对双转向模式探轮结构进行优化，同时还要改进测量结构和轴箱悬挂方式，改善探轮的空间。

总结

总而言之，在如今铁路运输十分发达的情况下，铁路运输的安全应该受到各行各业人们的重视，在铁路探伤技术发展过程当中，也需要进行设备和技术的不断改进，保证铁路运输可以安全有序的进行。

参考文献：

[1]薛清涛.钢轨探伤技术发展与应用研究[J].科技致富向导，2014，（16）.

[2]张兰栓，吕磊. 钢轨超声探伤技术的现状与发展趋势[J]. 科技与企业，2016，（2）.

[3]杨国涛.钢轨探伤车探伤作业系统自主化研究[J].铁道建筑，2016，（9）.