钢轨探伤车技术发展与应用

韩晓刚 李文元

中国铁路呼和浩特局集团有限公司呼和浩特工务段探伤车间 内蒙古 呼和浩特 010000

一、目前我国钢轨探伤车的发展状况

钢轨探伤车是指能在铁路上运行并在行进中对钢轨伤损进行检测的专用车辆,其集成度高,实用性强。我国80年代后期开始引进大型钢轨探伤车。第一台是1989年5月从澳大利亚引进的。为加强钢轨探伤工作,1993年从美国引进PJT(PandrolJackson TechnologiesInc)公司制造SYS－1000型探伤系统,在国内组装成GTC－40型钢轨探伤车。该探伤车采用4个轮式探头,共计24个通道,采用探伤小车机构,探伤速度40km/h。2005－2007年引进美国Sperry公司Frontier型探伤系统,在国内组装成GTC－60型钢轨探伤车,探伤速度60km/h。

随着我国探伤车技术应用日益成熟,管理逐步规范。根据2010年的统计数据,全国探伤总里程28.36万公里,单车年均检测里程超过1万公里,运用效率大大超过欧美铁路。为了进一步提高探伤检测速度,2007－2008年,我国铁路对转向架安装探轮模式进行运行试验,最高试验运行速度达107km/h；2009－2010年,以美贷二期引进的首台探伤车为平台,由铁道部牵头组织铁科院基础所和宝鸡工程机械厂,开展基于转向架安装模式和1900型检测系统的检测试验,认为转向架安装模式能够满足80km/h的检测需求[1]。

二、我国钢轨探伤车检测运用模式的变化

随着线路钢轨通过总重增加,产生疲劳伤损明显增多。为保证铁路运输安全、防止断轨事故发生,目前国内铁路主要采用SYS1900超声波探伤系统钢轨探伤车。

国内铁路探伤车检测速度80km/h的SYS1900钢轨探伤系统,首次用于75kg/m重载铁路。目前钢轨探伤模式为探伤车与地面探伤仪交叉作业,优势互补,探伤车运用模式采用探伤仪和探伤车混合检测的二级探伤网络,对焊缝和道岔再专门补充焊缝和道岔探伤检测,探伤车的作业模式采用连续式作业模式。这样能够尽可能地提高探伤车的检测效率和检测覆盖区段[2]。

但随着探伤车技术的发展,探伤车的检测速度从40km/h分阶段提高到60km/h和80km/h,对道岔区域从不能采集到有效数据发展到现在能部分采集到有效数据,每股钢轨从原来的12个检测通道发展到现在的15个检测通道,现已有的二级探伤网络已经不能适用高速铁路、高原铁路的探伤检测需求,探伤车的最大单车年检测里程达到了27000km,种种现象表明原来的检测模式和伤损分析模式已经不能适应新形势的发展需求,探伤车的检测运用模式需要进行革新和探讨。

探伤车的特点：探伤车具有自动化程度高、检测效率高、检测数据可追溯、检测结果重复性好、计算机辅助伤损识别、可夜间作业等优势。因此,高原铁路和高寒铁路由探伤车承担主要检测任务,应综合调配满足这些线路的检测需求,其他线路根据探伤车保有量和技术状态承担二级探伤网络任务。建议有条件的线路试点停顿式检测或探伤车复核,为后一步的运用管理打下技术基础。由于钢轨表面状况对探伤车超声检测结果影响较大。严重侧磨造成轨头形态变化会破坏探头耦合：轨面裂纹或剥离掉块会阻挡超声入射,造成检测盲区：表面钢轨斜裂纹也会形成轨头核伤状干扰反射。

三、探伤小车对中改造技术方案

3.1 采用强磁对中 将随动轮机械式对中系统去除,在机械对中基础上采用强磁对中方式(将轮子的位置改成2块强磁永久磁铁),既保证了探伤系统滑靴板的对中,又解决了特殊道岔通过问题,还节省了运营和制造成本。同时因为对线路非长期接触,并不会对线路造成影响。

3.2 采用转向架安装 没有了探伤小车随动轮的限制,可以将原有探伤小车四连杆机构及限位传感器去除,探伤系统整体机构更加小巧、轻便、紧凑,探伤系统构架只有滑靴模块、弹簧机构及固定梁,单侧总质量小于20kg,不会对转向架产生力学影响。为了节省车体下部空间,为以后布置更多的设备,将探伤系统集成到转向架上,在原有转向架构架留有的接口处设计横梁,将探伤系统集成到横梁上[3]。

四、钢轨探伤车的伤损级别的评价以及作用分析

钢轨探伤车的模式根据铁路系统的变化而变化,对伤损进行级别划分有助于相关技术人员及时得知铁路运输的状况,能够快速处理问题,使问题的影响最小化。目前,我国钢轨探测技术还有一定的局限性,在检测过程中会有很多阻碍,所以在钢轨探测技术上要加大科研力度,通过使用钢轨探测技术减少人工量,同时,还能完成一些人工不能完成的高难度操作,发挥了重要的作用。钢轨探伤车的伤损级别划分有助于铁路网系统制定阶段性的发展目标,以解决钢轨系统发展中的问题为主,提高钢轨探伤车的检测效率,另外,钢轨探伤车的发展是铁路发展中的一个产物,它必然会使铁路工程有更好的发展。通过增加钢轨探伤车的数量,实现钢轨多角度,多方位的探测,建设多个实验点,利用分级选择准确分析损伤状况,减少铁路钢轨伤损带来的危害,从一定程度上保护了运行的相关设备,优化了铁路系统。

结束语

探伤系统安装在转向架上,采用强磁对中,保证在不同线路及运行条件下探伤小车均能稳定工作,探伤过程中保证滑靴探伤模块在钢轨轨头的自动对中,无须人为干预。以上措施解决了探伤系统无法通过部分类型道岔的问题,在不影响探伤结果、符合原有线路限界的同时,提高了运行效率,降低了生产成本,节约了车体下部空间。