鄒歡 劉齊

【摘要】列車(chē)能否安全運(yùn)行主要通過(guò)車(chē)輪檢測(cè)等重要手段進(jìn)行保證。本文介紹了國(guó)內(nèi)外目前在役車(chē)輪狀態(tài)動(dòng)態(tài)最新檢測(cè)系統(tǒng)，闡述了國(guó)內(nèi)目前動(dòng)態(tài)外形尺寸故障檢測(cè)系統(tǒng)以及動(dòng)態(tài)踏面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)原理，具有一定參考借鑒價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】輪對(duì)狀態(tài)；無(wú)損檢測(cè)；檢測(cè)系統(tǒng)；研究

在近年來(lái)列車(chē)運(yùn)行速度不斷得到提升，隨之而來(lái)的是列車(chē)運(yùn)輸?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)性增大，尤其在德國(guó)發(fā)生災(zāi)難性高速列車(chē)事故后，各國(guó)開(kāi)始對(duì)檢測(cè)車(chē)輪問(wèn)題加以高度重視。鐵路近年來(lái)的發(fā)展朝向?yàn)楦咚俜较蛞约爸剌d方向，目前，機(jī)車(chē)車(chē)輪輪對(duì)于動(dòng)態(tài)負(fù)載的承受能力越來(lái)越強(qiáng)。但列車(chē)的車(chē)輪部分仍容易出現(xiàn)各種問(wèn)題，原因在于集中應(yīng)力的情況非常容易出現(xiàn)在車(chē)輪的輪輞、踏面以及輪輻等部位，一旦發(fā)生這種狀況，車(chē)輪便會(huì)出現(xiàn)疲勞裂紋的現(xiàn)象，情況嚴(yán)重可導(dǎo)致車(chē)輪受到損壞，造成重大列車(chē)災(zāi)難事故，不但對(duì)人員是一種致命的打擊，還可能帶來(lái)重大經(jīng)濟(jì)損失。因此想要保證列車(chē)能夠安全行駛，首要目的是保障車(chē)輪的性能處于良好的狀態(tài)。

一、國(guó)內(nèi)外輪對(duì)狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)

（一）國(guó)外輪對(duì)踏面缺陷動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)

第一，電磁超聲測(cè)量法。在德國(guó)，最早由弗朗霍菲發(fā)明了電磁超聲測(cè)量的方式，該方式的原理主要是將電磁超聲探頭安放在軌道中，在列車(chē)經(jīng)過(guò)的過(guò)程中，輪對(duì)表面會(huì)受到探頭超聲的表面波探測(cè)，而在對(duì)探頭進(jìn)行激發(fā)之后便會(huì)對(duì)缺陷波信號(hào)進(jìn)行接受，完成分析之后對(duì)踏面缺陷情況實(shí)施一次性獲取。目前各國(guó)利用電磁超聲波技術(shù)已經(jīng)研制開(kāi)發(fā)出具有成熟性和有效性的產(chǎn)品，能夠?qū)唽?duì)表面缺陷進(jìn)行動(dòng)態(tài)、自動(dòng)的探傷分析，該系統(tǒng)為AUROPA，相關(guān)公司將該系統(tǒng)應(yīng)用到ARGUS技術(shù)中進(jìn)行集成開(kāi)發(fā)。第二，振動(dòng)加速度法。軌道上安置加速度傳感器，當(dāng)列車(chē)經(jīng)過(guò)該部分的軌道時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的沖擊加速度，傳感器對(duì)加速度的具體水平實(shí)施分析之后，從而對(duì)踏面擦傷的狀況進(jìn)行判斷，如加速度高，則擦傷程度大，反之加速度低，則擦傷小。當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)在部分地方采取此方式開(kāi)展監(jiān)測(cè)應(yīng)用。在俄羅斯以及日本兩國(guó)采用加速度檢測(cè)法較為廣泛，這種方法的原理為振動(dòng)學(xué)，通過(guò)輪重以及加速度傳感器對(duì)鋼軌受到?jīng)_擊時(shí)產(chǎn)生的不同振動(dòng)信息進(jìn)行識(shí)別、分析以及預(yù)報(bào)以此達(dá)到檢測(cè)車(chē)輪的目的。第三，渦流傳感器陣列。該方法主要在小車(chē)上安裝渦流傳感器陣列，列車(chē)行駛經(jīng)過(guò)的時(shí)候，渦流傳感器對(duì)輪對(duì)的裂紋以及踏面剝離情況進(jìn)行分析和檢測(cè)。傳感器陣列保持和輪對(duì)產(chǎn)生接觸，在小車(chē)出現(xiàn)推動(dòng)過(guò)程中傳感器也被帶動(dòng)前進(jìn)，傳感器在完成一整個(gè)圓周長(zhǎng)度的運(yùn)動(dòng)之后便復(fù)位。這種方法僅僅是國(guó)外的相關(guān)研究學(xué)者所提出的一種輪對(duì)檢測(cè)構(gòu)思，尚未實(shí)施也尚未研制開(kāi)發(fā)相關(guān)檢測(cè)原理的產(chǎn)品。

（二）國(guó)外輪對(duì)外形尺寸動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)

1.渦流法

此方式是利用渦流檢測(cè)變換器來(lái)對(duì)輪對(duì)踏面非接觸磨耗進(jìn)行監(jiān)測(cè)，最早出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代的蘇聯(lián)。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，無(wú)需限制行車(chē)的速度，具有高可靠性，其優(yōu)點(diǎn)明顯，同時(shí)也存在缺陷，其應(yīng)用范圍局限，僅適用于踏面磨耗的檢測(cè)。

2.超聲遙測(cè)法

其應(yīng)用原理在于遙測(cè)傳感器組在車(chē)速運(yùn)行低于5km/h時(shí)能夠測(cè)出各個(gè)特征表面和輪對(duì)之間的距離，對(duì)距離經(jīng)過(guò)處理分析后便可得到相應(yīng)的參數(shù)，如輪緣厚度、輪對(duì)直徑、垂直磨耗以及踏面磨耗等。該方法的缺點(diǎn)在于其檢測(cè)精度不高，難以還原輪對(duì)外形曲線的完整性。

3.接觸測(cè)量法

該方法又被稱為踏板法，主要原理在于采用對(duì)輪緣高度直接測(cè)量手機(jī)高度變化量來(lái)獲取輪對(duì)外形具有關(guān)鍵性的尺寸，國(guó)內(nèi)目前對(duì)于該方法進(jìn)行了大量研究和試驗(yàn)，但這種方法具有一定的局限性，其只能檢測(cè)輪對(duì)踏面的磨耗。

（三）國(guó)內(nèi)輪對(duì)狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)

由成都主導(dǎo)科技公司與西南交通大學(xué)進(jìn)行合作，對(duì)德國(guó)技術(shù)加以引進(jìn)研制并開(kāi)發(fā)出形影的故障動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，作為國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段對(duì)于踏面缺陷所采用的檢測(cè)系統(tǒng)。此設(shè)備可被放于在機(jī)車(chē)車(chē)輛入庫(kù)線路，通過(guò)光截圖像測(cè)量和EMAT技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而掌握輪對(duì)外形、尺寸、輪對(duì)踏面等。這種方法普遍應(yīng)用在各種類(lèi)型的車(chē)輛檢測(cè)當(dāng)中，包含動(dòng)車(chē)、機(jī)車(chē)、地鐵等。

二、輪對(duì)外形尺寸故障檢測(cè)系統(tǒng)機(jī)理

車(chē)輛輪對(duì)參數(shù)測(cè)量方式通常為靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量方式，靜態(tài)測(cè)量是指對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)列車(chē)測(cè)量，例如在車(chē)輛檢修狀態(tài)。另一種是動(dòng)態(tài)測(cè)量法，即鐵路車(chē)輛處于運(yùn)行時(shí)，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的測(cè)量。目前，對(duì)于車(chē)輪的外形輪廓、輪緣高度和厚度以及踏面線輪廓度的測(cè)量主要采用光截圖像測(cè)量技術(shù)，利用該技術(shù)達(dá)到動(dòng)態(tài)且不具備接觸性的測(cè)量性質(zhì)，該方法的原理在于投射線光源至車(chē)輪踏面部位，形成具備車(chē)輪踏面的尺寸、形狀等信息的光截曲線?？墒褂肅CD攝像機(jī)收集曲線截圖，令光源入射的方向和線光源形成特殊夾角進(jìn)行拍攝后即可獲取。車(chē)輪的實(shí)際外形尺寸通過(guò)曲線截圖與標(biāo)準(zhǔn)曲線的對(duì)比后便可得知。

三、結(jié)語(yǔ)

輪對(duì)在車(chē)輛的安全運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，是需要高度重視且具有重要作用的部件。優(yōu)劣水平會(huì)對(duì)行車(chē)安全產(chǎn)生較大的影響，在輪對(duì)存在問(wèn)題的情況下，則無(wú)法保證行車(chē)安全。當(dāng)前國(guó)內(nèi)在輪對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究方面較為落后，為對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行彌補(bǔ)，可以將動(dòng)態(tài)檢測(cè)輪對(duì)狀態(tài)裝置系統(tǒng)進(jìn)行推廣使用，起到科學(xué)合理有效的檢測(cè)效果，對(duì)輪對(duì)的狀態(tài)進(jìn)行有效性、動(dòng)態(tài)性的跟蹤，以此控制和保證輪對(duì)的質(zhì)量，有效減少車(chē)輛運(yùn)行事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：鄒歡（1989—），男，湖北孝感人，大專(zhuān)，研究方向：軌道交通項(xiàng)目工作。