铁路车辆检修维护运用的检测技术研究

张照阳

摘要：为了保障列车高速运行的安全，提高铁路维修部门的维修效率和能力，无损检测技术和特种车辆动态检测试验技术等常被结合实际使用，为铁路列车在运行过程全站过程监测提供可靠安全保障。本文主要对无损检测技术和车辆动态检测技术进行了具体的分析，这位铁路车辆的检修维护提供了重要的保障。

关键词：超声波检测;磁粉检测;车辆动态检测

引言

铁路是中国重要的交通工具，占中国交通工具的70%。铁路提速和高负荷的进一步发展，特别的是中国高速铁路系统的建设快速发展，对中国铁路运输的车辆运行及安全防护提出了一系列更加复杂严格细致的要求。铁路车辆的无损维修及保养设备应用工程中常见的方法主要可粗略分为如下两类。一种方法是一种在确保车辆无法拆卸损坏的状态前提下所应用到的静态无损检测处理技术，主要被用于保持车辆在静止工作状态，包括超声波探伤检测和磁粉检测。二是用于车辆运行中的车辆动态传感技术。

一、无损检测技术

1.超声波检测技术

1.1.车轴的超声波检测

要使用超声波检测轴故障的时候必须首先确定目标是空心轴还是实心轴。当检测目标为空心轴时，可快速将直尺探头垂直插入轴中心位置的通信孔，一次扫描后即可准确实现全面的检测。若主要检测对象均为实心车轴，则将分析车轴两端易产生缺陷的主要部位集中在应力变化较大的主要部位，如车轴颈部的内侧根部和外侧（10-30mm）和车轮座垫的内侧（5-30毫米）。此外，驱动齿轮的内外零件也容易产生疲劳裂纹。如果故障不易检测，则应使用各种角度探头进行全面检查，尤其是在车轮不返回的情况下。

1.2车轮检测

根据裂纹的扩展的方向，裂纹可简单定义为周轴向的裂纹、径向裂纹和斜向裂纹。周轴向裂纹沿车轮的周边逐渐出现，并可以在某一定的程度往上逐渐延伸到原车轮胎面，使车轮更容易脱落或开裂。车轮直径延伸产生的径向裂纹也是车轮裂纹中少见的一类高危裂纹，可能会导致车轮出现裂纹。与直径成了一定的角度的斜切裂纹其扩展的速度则相对地较慢，风险较低。使用超声波双晶探头扫描胎面时，只能检测到周边裂纹，对径向裂纹和斜向裂纹的检测能力很低。要检测径向和倾斜裂纹，需要折射角大于 62°的倾斜探头。

1.3轮辋、轮缘检测

在利用超声波传感检测缺陷的过程中，车轮和轮辋是车轮上最难检测的位置，因为没有合适的传感面，难以获得传感角度。 经过长时间的实践，得出结论，使用大角度横波探头，可以得到车轮圆周界面的多次反射。 纵向探头法用于轮辋裂纹的检测时，无论是直探头还是双元件探头，几乎不可能检测出轮缘裂纹，因此轮缘裂纹检测通常采用：大角度剪切波故障检测。

2.磁粉检测

磁粉检测是铁路车辆维修中应用最广泛的无损检测方法。磁粉测试是一种非破坏性测试，使用铁磁磁粉作为传感器，对磁异常的位置、大小和形状特征、磁影响程度和损坏程度提供最直观的指示。根据磁粉测量仪的各种显微观察工具和测量方法，可进一步分为接触式半荧光磁粉测量仪和非接触式半荧光磁粉测量仪。根据连续磁化实验中添加到磁性样品中的荧光磁粉的粒径类型，磁性仪器可分为湿式电磁化和干式电磁化。根据荧光磁粉检测仪每次连续的加入的荧光磁粉材料粒度的剩余磁化的时间，可分为连续法和剩磁法。磁粉检测技术主要针对磁性材料表面的缺陷。该检测方法可用于马氏体不锈钢等磁性材料，该检测方法也可用于相同性能的沉淀硬化不锈钢。

二、车辆动 态检测技术

为全面保障客运车辆平稳安全的稳定线路运行，提高线路列车线路运行服务效率，铁路部门普遍采用列车轴温实时检测、故障状态检测等多种综合动态检测技术，对行进列车的重要行走部位进行全面检查。

1.轴温检测

车轴温度传感器用于实时检测高压动车组列车和铁路客车的热轴温，监测轴温，防止旅客列车热轴温度烧伤列车事故情况的意外发生。以货运列车为例，采用机车车辆轴温智能传感设备（THDS）实现定点轴温传感。 红外线车轴温度的传感方式是一种基于维恩位移定律，通过计算由不同的温度车轴所发出去的红外线辐射来间接推断车轴温度。车轴温度红外传感仪通过红外热敏电阻检测器或红外光子探测器来接收到红外光，并能够将其直接转换输出为红外电信号输出以方便进行数据计算处理。由于轴温检测精度高，可防止列车热轴割断事故。

2.故障动态图像检测

在現有的车辆检测技术中，车辆巡检员在车站检查整车情况，人工操作不仅工作环境差，而且列车要长时间停靠，影响整体运输效率。这个问题可以通过使用车辆缺陷动态图像检测系统来代替传统的手动车辆检测来解决。 TFDS系统是世界首个可以应用于国际货运列车动态图像检测上的铁路车辆缺陷动态图像采集检测应用系统。缺陷动态图像采集检测系统技术应用的主要核心关键技术是高清图像的采集处理技术，基于高清摄像头系统的成熟开发应用，必能解决很多的高清静态图片采集传输问题。图像及传感系统技术研究的迅速进步还推动起了低速客车的TVDS系统研究和中国动车组列车TEDS系统等在高铁轨道系统技术中应用领域的较全面发展。

3.车辆轮对状态在线检测系统

轮对是列车的主要承载结构，轮面损坏会导致严重的交通事故。轮对状态在线检测系统主要检测轮辋厚度、轮辋高度、胎面磨损、轮对内距、轮径、轮辋宽度等车轮，可实现轮对每次入库状态的动态检测。

结束语

随着动车组列车的快速发展，铁路车辆运行速度加快，货运列车也实现了高载提速，对列车运行的安全性和车辆部的维修能力提出了更高的要求。铁路车辆维修部可结合车辆动态跟踪检测监控技术平台和车辆静态无损跟踪检测监控技术，对全铁路车辆质量进行三维综合动态检测。 一般来说，动态检测将行驶记录仪中看到的故障车辆主要从整车外观缺陷、行驶记录质量、轴承温度异常和轮对磨损状态这四个主要方面进行。可以通过无损检测技术检测转向架、轮对和轴承等关键运动部件的微小缺陷和内部缺陷。

参考文献

[1]包丽静.铁路车辆检修维护运用的检测技术研究[J].机电信息，2020（29）：98-99.

[2]杨继斌，井萍，沈默.齿轮磁粉检测方法研究及应用[J].无损检测， 2016， 40（5）：36-38.

[3]张宏涛.铁路列车车轴损伤无损检测关键技术研究[D].长春：吉林大学，2017.