■ 石永生 馬運(yùn)忠 傅強(qiáng) 程青

1 國(guó)外鋼軌探傷車技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用

鋼軌探傷車（簡(jiǎn)稱探傷車）在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家早已替代人工探傷設(shè)備，成為檢測(cè)在役鋼軌傷損的主要手段。由于超聲波對(duì)檢測(cè)鋼軌疲勞裂紋和其他內(nèi)部缺陷檢測(cè)具有靈敏度高、檢測(cè)速度快、定位準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外探傷車對(duì)內(nèi)部裂紋檢測(cè)都采用了超聲波探傷技術(shù)，受限于檢測(cè)模式和超聲技術(shù)，檢測(cè)速度一般為10~70 km/h。

北美地區(qū)絕大多數(shù)探傷車采用停頓式作業(yè)方式，即探傷車發(fā)現(xiàn)可疑傷損后，需停車由探傷車操作員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核，確認(rèn)后做標(biāo)記并通知鐵路維修部門，其平均檢測(cè)速度多在10 km/h以下。澳大利亞及亞洲一些國(guó)家以大型超聲波探傷車為主要檢測(cè)設(shè)備，探傷車傳感器為輪式及滑靴式，檢測(cè)速度為25~40 km/h，采用停頓式作業(yè)方式。停頓式檢測(cè)模式的缺點(diǎn)是必須封鎖線路、開檢測(cè)維修天窗，對(duì)鐵路運(yùn)輸影響較大；優(yōu)點(diǎn)是發(fā)現(xiàn)的傷損能夠馬上定位、定量、定性，并能夠即時(shí)進(jìn)行相應(yīng)處理。探傷車檢測(cè)人員除承擔(dān)探傷車檢測(cè)外，同時(shí)還要承擔(dān)傷損定位、定量、定性的分析工作。線路維修人員可以根據(jù)探傷車報(bào)告直接進(jìn)行線路維修。

西歐和日本大多應(yīng)用連續(xù)式檢測(cè)，獲得的數(shù)據(jù)在檢測(cè)后處理，傷損由人工另行復(fù)核。探傷車作業(yè)速度一般在40 km/h以下。連續(xù)式檢測(cè)模式的缺點(diǎn)是在扎輪或調(diào)整不佳時(shí)探傷車不能退回來(lái)重新檢測(cè)，需要補(bǔ)檢，對(duì)發(fā)現(xiàn)的傷損需要探傷儀復(fù)核后才能定位、定量、定性，對(duì)傷損的處理相對(duì)滯后；優(yōu)點(diǎn)是可以不用封鎖線路開維修天窗，對(duì)鐵路運(yùn)輸影響較小。探傷車檢測(cè)人員承擔(dān)探傷車檢測(cè)和探傷車數(shù)據(jù)分析工作，傷損的最終定位、定量、定性由復(fù)核人員承擔(dān)。探傷車提交的探傷報(bào)告僅是中間過(guò)程報(bào)告，探傷車傷損報(bào)警均列入報(bào)告，沒(méi)有傷損級(jí)別劃分，線路維修人員依據(jù)復(fù)核人員的最終復(fù)核結(jié)果進(jìn)行線路維修工作。

2 我國(guó)鐵路鋼軌探傷車技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用

我國(guó)自20世紀(jì)80年代起開始利用外資引進(jìn)探傷車。第1臺(tái)探傷車于1989年交驗(yàn)，車體和檢測(cè)設(shè)備均由澳大利亞生產(chǎn)，受設(shè)備能力等限制，探傷車最高檢測(cè)速度僅30 km/h。20世紀(jì)90年代起，鐵道部開始引進(jìn)GTC-40型探傷車，截至2003年底，已配備并投入使用GTC-40型探傷車15臺(tái)，檢測(cè)速度40 km/h。鐵道部在“十五”期間新購(gòu)GTC-60型探傷車9臺(tái)，檢測(cè)速度60 km/h；“十一五”期間購(gòu)置GTC-80型探傷車5臺(tái)，檢測(cè)速度為80 km/h。截至2010年底，全路探傷車設(shè)備總量達(dá)到28臺(tái)（報(bào)廢1臺(tái)），所有鐵路局均配備了探傷車。2007年底，全路投入使用的探傷車共23臺(tái)，檢測(cè)里程接近20萬(wàn) km，平均單車年檢測(cè)里程接近8 000 km，單車檢測(cè)里程超過(guò)歐美國(guó)家50%以上； 2011年1—11月，投入使用22輛，累計(jì)檢測(cè)301 559 km，平均檢測(cè)里程為13 111 km。我國(guó)探傷車檢測(cè)人員承擔(dān)探傷車檢測(cè)和探傷車傷損數(shù)據(jù)分析工作，并參與傷損的最終定位、定量、定性。具體運(yùn)行中，探傷車運(yùn)行初期檢測(cè)人員參與探傷車傷損的復(fù)核工作，隨著檢測(cè)里程的增加，實(shí)際上探傷車僅提交探傷車檢測(cè)報(bào)告，不再承擔(dān)傷損的復(fù)核工作。我國(guó)的探傷車傷損報(bào)告分兩級(jí)：確認(rèn)傷損和疑似傷損。

3 鋼軌探傷管理模式

目前我國(guó)探傷車的數(shù)量相對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)里程仍然不足。為了能夠使探傷車運(yùn)用能力最大化，探傷車運(yùn)用模式采用探傷儀和探傷車混合檢測(cè)的二級(jí)探傷網(wǎng)絡(luò)，對(duì)焊縫和道岔再專門補(bǔ)充焊縫和道岔探傷檢測(cè)，探傷車的作業(yè)模式采用連續(xù)式作業(yè)模式。這樣能夠盡可能地提高探傷車的檢測(cè)效率和檢測(cè)覆蓋區(qū)段。但隨著探傷車技術(shù)的發(fā)展、高原鐵路和高速鐵路的興建，探傷車的檢測(cè)速度從40 km/h分階段提高到60 km/h和80 km/h，對(duì)道岔區(qū)域從不能采集到有效數(shù)據(jù)發(fā)展到現(xiàn)在能部分采集到有效數(shù)據(jù)，每股鋼軌從原來(lái)的12個(gè)檢測(cè)通道發(fā)展到現(xiàn)在的15個(gè)檢測(cè)通道，現(xiàn)已有的二級(jí)探傷網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能適用高速鐵路、高原鐵路的探傷檢測(cè)需求，探傷車的最大單車年檢測(cè)里程達(dá)到了27 000 km，種種現(xiàn)象表明原來(lái)的檢測(cè)模式和傷損分析模式已經(jīng)不能適應(yīng)新形勢(shì)的發(fā)展需求，探傷車的檢測(cè)運(yùn)用模式需要進(jìn)行革新和探討。

高速鐵路鋼軌探傷的特點(diǎn)：站間距較大，大區(qū)間達(dá)到100 km；長(zhǎng)大橋梁和隧道較多，人工上下道不方便；鋼軌探傷天窗時(shí)間固定（00：00—04：00）。這些特點(diǎn)決定了人工利用探傷儀完成高速鐵路正線探傷相對(duì)困難。高原鐵路鋼軌探傷的特點(diǎn)：站間距較大，大區(qū)間達(dá)到100 km；長(zhǎng)大橋梁和隧道較多；高原地區(qū)不適合人工作業(yè)，更適合探傷車檢測(cè)。高寒鐵路鋼軌探傷的特點(diǎn)：嚴(yán)寒地區(qū)冰雪覆蓋線路，人工上下道困難，野外作業(yè)困難；小型探傷儀不具有恒溫功能，耦合液不能加熱，探傷效果難以保證。探傷車在GTS-60試塊（加φ3 mm橫通孔）：探傷車能夠?qū)?°通道5 mm的水平裂紋、37°通道3 mm螺孔裂紋、70°通道φ3 mm橫通孔形成3點(diǎn)以上有效報(bào)警反射，滿足《鋼軌探傷管理規(guī)則》（TG/GW204—2006）第33條對(duì)探傷靈敏度的規(guī)定。探傷車的特點(diǎn)：探傷車具有自動(dòng)化程度高、檢測(cè)效率高、檢測(cè)數(shù)據(jù)可追溯、檢測(cè)結(jié)果重復(fù)性好、計(jì)算機(jī)輔助傷損識(shí)別、可夜間作業(yè)等優(yōu)勢(shì)。因此，建議在高速鐵路、高原鐵路和高寒鐵路由探傷車承擔(dān)主要檢測(cè)任務(wù)，鐵道部應(yīng)綜合調(diào)配滿足這些線路的檢測(cè)需求，其他線路根據(jù)探傷車保有量和技術(shù)狀態(tài)承擔(dān)二級(jí)探傷網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。建議有條件的線路試點(diǎn)停頓式檢測(cè)或探傷車復(fù)核，為后一步的運(yùn)用管理打下技術(shù)基礎(chǔ)。

由于鋼軌表面狀況對(duì)探傷車超聲檢測(cè)結(jié)果影響較大。嚴(yán)重側(cè)磨造成軌頭形態(tài)變化會(huì)破壞探頭耦合；軌面裂紋或剝離掉塊會(huì)阻擋超聲入射，造成檢測(cè)盲區(qū)；表面鋼軌斜裂紋也會(huì)形成軌頭核傷狀干擾反射；焊筋反射會(huì)干擾操作人員對(duì)焊縫及熱影響區(qū)傷損的判斷。因此建議：鋼軌防斷應(yīng)綜合治理，除加強(qiáng)探傷檢測(cè)外，還要加強(qiáng)鋼軌維護(hù)。鋼軌焊接時(shí)做好焊筋打磨，減少焊筋反射產(chǎn)生的干擾；適時(shí)對(duì)鋼軌進(jìn)行修理性打磨，消除鋼軌表面微裂紋，改善軌面超聲入射效果。有條件的探傷車應(yīng)安裝鋼軌表面狀態(tài)監(jiān)控裝置，適時(shí)評(píng)價(jià)鋼軌表面狀況并提出維修建議。

隨著檢測(cè)里程的增加和檢測(cè)數(shù)據(jù)量的增大，特別是高速鐵路的探傷檢測(cè)全部在夜間進(jìn)行，在04：00完成數(shù)據(jù)采集后進(jìn)行傷損分析，不利于傷損的發(fā)現(xiàn)和傷損的周期對(duì)比，因此建議探傷車傷損數(shù)據(jù)采集和分析應(yīng)逐步分開。在管理中應(yīng)追求人員的良好精神狀態(tài)、設(shè)備的良好維護(hù)及人與設(shè)備的和諧共處。探傷車檢測(cè)與傷損分析分開并在不同環(huán)境下進(jìn)行，有利于探傷車檢測(cè)設(shè)備的維護(hù)、傷損數(shù)據(jù)的最佳采集和綜合分析。

4 鋼軌探傷車傷損分級(jí)探討

原來(lái)的探傷車傷損檢測(cè)報(bào)告不區(qū)分傷損大小，操作員憑感覺(jué)劃分確認(rèn)傷損和疑似傷損，在復(fù)核中確認(rèn)傷損可能復(fù)核為無(wú)傷損，疑似傷損也可能復(fù)核為重傷。一些操作員為了追求復(fù)核準(zhǔn)確率，不報(bào)告一些小傷損，造成一定程度的漏檢；但如果小傷損一概都報(bào)告，又會(huì)造成傷損準(zhǔn)確率偏低。因此，原來(lái)的探傷車傷損報(bào)告格式已經(jīng)不適合新形勢(shì)的要求。

探傷車的最大特點(diǎn)在于檢測(cè)速度高、人為因素小，但動(dòng)態(tài)耦合、設(shè)備調(diào)整、鋼軌表面狀態(tài)等對(duì)B型圖影響較大。探傷車使用較高檢測(cè)靈敏度，也造成了一定程度的誤報(bào)警。為了便于探傷儀復(fù)核，將探傷車檢測(cè)得到的傷損分為3級(jí)，供探傷儀或焊縫探傷儀復(fù)核參考，最終由探傷儀或焊縫探傷儀對(duì)傷損復(fù)核定性。

（1）探傷車傷損分級(jí)原則和量值依據(jù)。探傷車一至三級(jí)傷損均是探傷車超聲檢測(cè)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)自動(dòng)識(shí)別并報(bào)警后的B型圖。探傷車一級(jí)傷損為在應(yīng)出傷損的位置有傷損波的反射報(bào)警，但沒(méi)有形成傷損形態(tài)走勢(shì)；探傷車二級(jí)傷損為在應(yīng)出傷損的位置有傷損波的反射報(bào)警，初步形成傷損走勢(shì)；探傷車三級(jí)傷損為在應(yīng)出傷損的位置有多通道傷損波的反射報(bào)警，并且確認(rèn)不是干擾波和特殊鋼軌內(nèi)部形態(tài)形成的非傷損波。

（2）探傷車傷損分級(jí)與探傷儀復(fù)核對(duì)照原則。探傷車一級(jí)傷損：探傷儀按照正常檢測(cè)靈敏度不易復(fù)核出來(lái)；探傷車二級(jí)傷損：探傷儀按照正常靈敏度認(rèn)真復(fù)核能夠復(fù)核出來(lái)；探傷車三級(jí)傷損：探傷儀在正常調(diào)整靈敏度的情況下肯定能夠復(fù)核出來(lái)（或有反射報(bào)警）。

（3）探傷車傷損的周期檢測(cè)動(dòng)態(tài)變化原則。所有傷損一旦復(fù)核確認(rèn)是傷損，必須報(bào)線路維修進(jìn)行下一步處理。探傷車三級(jí)傷損復(fù)核后必須是“確認(rèn)是傷損、干擾波或線路固有結(jié)構(gòu)體反射”，一旦確認(rèn)不是傷損，在下次檢測(cè)中該處即使再出現(xiàn)此類較強(qiáng)反射也不判為傷損（探傷車檢測(cè)和數(shù)據(jù)分析人員對(duì)復(fù)核結(jié)果有懷疑的例外）。探傷車二級(jí)傷損復(fù)核后沒(méi)有確認(rèn)是傷損，并且確認(rèn)沒(méi)有干擾波的情況下，如果下次檢測(cè)時(shí)該處沒(méi)有反射或反射波形沒(méi)有發(fā)展，降為一級(jí)或不再判為傷損；如果下次檢測(cè)時(shí)該處傷損圖形有進(jìn)一步發(fā)展，則可以維持二級(jí)傷損或升為三級(jí)傷損。探傷車一級(jí)傷損在復(fù)核后沒(méi)有確認(rèn)是傷損，如果下次檢測(cè)時(shí)該處沒(méi)有反射或反射沒(méi)有發(fā)展，可以不再判斷該處為傷損；如果下次檢測(cè)時(shí)該處反射圖形有進(jìn)一步發(fā)展，可根據(jù)發(fā)展情況維持一級(jí)傷損或升級(jí)為二級(jí)傷損。

依據(jù)傷損分級(jí)傷損數(shù)量，能夠很好地反映傷損變化趨勢(shì)，控制較大傷損的出現(xiàn)就可以控制傷損的發(fā)展，控制傷損的發(fā)展變化就可以合理設(shè)定檢測(cè)周期和保障線路安全。

5 探傷車運(yùn)用新模式和傷損分級(jí)運(yùn)用效果

廣深線、青藏線（格拉段）及鄭西、武廣、京滬高速鐵路使用探傷車檢測(cè)替代鋼軌探傷儀，但不取消焊縫探傷檢測(cè)和道岔探傷檢測(cè)，運(yùn)用效果良好。

探傷車檢測(cè)與傷損分析分開的探傷車運(yùn)用模式在哈爾濱鐵路局和鐵道部基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)中心（簡(jiǎn)稱部檢測(cè)中心）試點(diǎn)，效果良好。檢測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量和傷損分析質(zhì)量比以前都有所提高，并且能夠進(jìn)行詳細(xì)的周期對(duì)比，能夠有效防止人為漏檢。

探傷車的停頓式檢測(cè)或探傷車復(fù)核還需要尋找合適線路試點(diǎn)運(yùn)行。

探傷車傷損分級(jí)在部檢測(cè)中心經(jīng)過(guò)1年的應(yīng)用，GTC-301號(hào)鋼軌探傷車在2011年實(shí)際完成有效檢測(cè)試驗(yàn)里程12 176.2 km，報(bào)告?zhèn)麚p215處，累計(jì)報(bào)告對(duì)應(yīng)三級(jí)級(jí)傷損4處，二級(jí)傷損25處，其余為一級(jí)傷損。從部檢測(cè)中心的多次傷損報(bào)告及復(fù)核看出，一級(jí)傷損中復(fù)核確認(rèn)率非常低，即使復(fù)核有傷損其傷損量值也不大；從三級(jí)傷損復(fù)核情況看，最終確認(rèn)為有較大傷損或其他反射都有反射報(bào)警；二級(jí)傷損的復(fù)核情況介于一級(jí)傷損和三級(jí)傷損之間。傷損分級(jí)能夠較好地反映探傷車連續(xù)式檢測(cè)結(jié)果，方便復(fù)核人員復(fù)核調(diào)整，也便于傷損的監(jiān)控和進(jìn)一步處理，效果良好。

從驗(yàn)證結(jié)果看，探傷車能夠在一些具備條件的線路上單獨(dú)承擔(dān)鋼軌探傷檢測(cè)任務(wù)，探傷車檢測(cè)與傷損分析分開的探傷車運(yùn)用模式更能適應(yīng)目前探傷車的檢測(cè)需求，探傷車傷損分級(jí)能夠有效防止檢測(cè)人員片面追求復(fù)核準(zhǔn)確率造成一定程度的小傷損漏檢，也能更好地給復(fù)核人員提供明確的參考依據(jù)。

[1]徐其瑞，劉峰. 鋼軌探傷車技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用[J]. 中國(guó)鐵路，2011(7)