淺析鐵路車輛輪對自動檢測系統(tǒng)

王眾 王寶石

摘 要：隨著當前社會經(jīng)濟及科技不斷發(fā)展，鐵路運輸也得到越來越快發(fā)展，鐵路車輛作為鐵路運輸?shù)闹匾ぞ咴阼F路運輸發(fā)展過程中有著十分重要的作用。在鐵路車輛實際運行過程中，車輛輪對是保證其運行安全的重要部件，因而保證車輛輪對質量也就十分必要。為能夠使車輛輪對質量得到較好保證，應當選擇通過有效技術策略對車輛輪對進行科學檢驗，從而避免車輛輪對有故障出現(xiàn)，保證其正常使用。本文就鐵路車輛輪對檢測技術集中進行分析。

關鍵詞：鐵路；車輛輪對；自動檢測

引言

車輛輪對是現(xiàn)代鐵路車輛中的重要部件，并且使保證鐵路車輛能夠正常運行的關鍵，因而防止車輛輪對出現(xiàn)故障也就十分必要，而當前車輛輪對檢測技術對保證車輛輪對的一種有效途徑。因此，在車輛輪對實際應用過程中，應當熟練掌握車輛輪對檢測技術，并且能夠對該技術進行科學合理應用，降低車輛輪對故障發(fā)生率，保證其運行質量及安全。

一、輪對故障易發(fā)生部位以及檢測方法

為了有針對性的進行輪對的檢查和維護工作，減少在時間和金錢方面不必要的損耗同時也能夠降低安全事故的發(fā)生頻率，提高安全系數(shù)，就應該及時對輪對容易發(fā)生故障的部位進行研究和總結，這樣才能夠盡早發(fā)現(xiàn)問題并使問題及時得到解決，以免釀成大禍。

為了對輪對故障進行有效的控制，以便能夠有效提高列車的運行質量，必須對列車車輪故障檢測技術進行總結。車輛輪對參數(shù)的測量方法主要包括兩大類，即靜態(tài)檢測法和動態(tài)檢測法。靜態(tài)檢測法主要是針對車輛在檢修過程中進行的測量工作。而動態(tài)檢測法主要針對車輛在運行過程時進行的測量工作，通常也可以成為車輛輪對的在線測量工作。靜態(tài)檢測和動態(tài)檢測技術主要包括以下幾個重要方面：1）便攜式測量方式。這種測量方式主要對輪對的幾個或者單一的幾何尺寸展開測量工作，主要工具為各種傳感器。此類測量方法優(yōu)勢明顯出，不但操作簡單而且方便使用，但是同時缺點也很突出，主要存在測量參數(shù)不夠全面和測量自動化的程度較低等各種問題，在實際應用中，應該結合具體情況進行綜合性的考慮，及時地規(guī)避缺點，將該測量技術的優(yōu)點發(fā)揚光大；2）接觸式自動測量方式。這一測量方式能夠支起輪對并且推動其旋轉，對幾何尺寸的測量工作主要可以采用多種接觸式傳感器。此類測量方法存在著進行接觸式的測量容易引發(fā)接觸式傳感器的毀壞；3）非接觸測量方式。這類測量方式主要采用CCD技術和激光傳感技術，不斷能夠實現(xiàn)車輛輪對的在線測量工作，同時還具備非接觸和檢測速度快的優(yōu)點，因而可以被實際運用到各種車輛輪對的檢測工作中去。

二、輪對故障的靜態(tài)檢測技術

我們已經(jīng)分析和總結了常見車輪輪對故障的發(fā)生位置和表現(xiàn)形式，針對不同故障的發(fā)生位置和表現(xiàn)形式需要有不同的處理方法，相關方面的檢查和維護人員應該采取不同的檢測技術。車輛輪對靜態(tài)檢測技術能夠使鐵路車輛輪對被置于檢測檢修的過程中，使輪對脫離機車，并用相應的檢測儀器或者裝置對其進行測量工作。具體的靜態(tài)檢測技術主要包括以下幾個方面。

2.1專用卡尺法

目前國際上的卡尺法多采用LLJ-4型號的鐵路車輛車輪第四種檢查儀，這種檢查儀器在操作方面具有簡單方便的優(yōu)點，但是在另一方面也存在著很大的缺點，即其游標讀數(shù)很容易受到測量者人為因素的影響，使其精確性受到干擾。

2.2基于平行四邊形機構的輪對自動測量裝置

該輪對自動測量裝置主要以平行四邊形機構為基礎，能夠對車輪踏面的直徑、擦傷以及磨耗等各種參數(shù)同時進行測量。在較為理想的情況下，對系統(tǒng)中的導向機構進行測量，并將平行四邊形機構中測量尺的邊緣部分置于踏面滾動圓上，此時，踏面滾動圓與內(nèi)側面的距離保持為70毫米，踏面直徑即為測量尺與鋼軌之間的距離。使用測量機構對車輪進行測量，將理論波形通過激光位移傳感器記錄下來，能夠發(fā)現(xiàn)此理論波形呈現(xiàn)形式為梯形，之后便可進行比較測量工作，可得出彈面任意點的直徑應為：D被測j=D被測j+Δj。在此式子中，D被測j代表被測車輪踏面任意一點的直徑，D被測j代表標準車輪對應點的直徑，Δj則代表被測車輪與對應點直徑的差額。平行四邊形測量機構上測量尺的平動主要由三個參數(shù)的差值所引起，這一差值能夠直接通過激光位移傳感器測量得出。一旦檢測到踏面發(fā)生擦傷或者剝離的情況，那么測量尺便會發(fā)生相應的移動，且其移動方式主要為局部移動。經(jīng)過相關專業(yè)人員的進一步分析，便可以獲取輪對踏面的擦傷深度、擦傷長度以及剝離長度等幾何尺寸。

三、車輛輪對動態(tài)檢測技術

3.1超聲遙測檢測裝置

超聲遙測檢測裝置屬于輪對參數(shù)自動化檢測裝置，由俄羅斯聯(lián)邦鐵路于上個世紀九十年代研制成功，這一裝置采用超聲檢測能夠在非接觸狀態(tài)下進行車輛輪對的檢測工作。當鐵路車輛的運行速度低于每小時5km時，距離車輪各個表面的距離能夠由超聲遙測傳感器測量獲得，對這一數(shù)據(jù)進行分析和處理后，便能夠獲得關于鐵路車輛的車輪直徑、輪緣厚度、踏面磨耗和垂直磨耗等各種參數(shù)。采用超聲遙測檢測裝置進行測量獲取的各部分測量數(shù)據(jù)誤差也比較小，輪徑誤差保持在1mm以下，輪緣厚度誤差保持在0.5mm以下，踏面磨耗的誤差保持在0.3mm以下。這一檢測裝置具有所獲取的檢測值相對精準的優(yōu)點，但是，除此之外，還存在著檢測裝置結構復雜和安裝調(diào)試難度較大的缺點。

3.2加速度峰值評法

車輪踏面損傷檢測裝置由日本于上個世紀90年代研制成功，在鋼軌座處安裝兩個相同的加速度傳感器，使這兩個加速度傳感器的半輪周長為S的1/2，并對其前后1/4周長的振動進行測量。車輪踏面損傷檢測裝置不斷能夠檢測踏面損傷，還能夠對車輛通過測點的速度進行測量。但是由于該測量系統(tǒng)存在因為車輪踏面損傷而引起沖擊波形和鋼軌的共振波形發(fā)生重疊的現(xiàn)象，也就使得加速度峰值很難對車輪踏面損傷程度作出全面的反映。

3.3基于圖像的自動檢測方法

為了提高車輛運行的安全系數(shù)，降低交通事故的發(fā)生頻率，保證人民群眾的生命財產(chǎn)安全和國家的經(jīng)濟社會利益免受威脅和損害，國外的許多國家在基于圖像處理方法的自動檢測設備方面都已經(jīng)取得了很大的成功。近年來，我國也不斷加強在這一方面的投資力度和研究力度并取得了一定的成果。高速列車輪對自動檢測系統(tǒng)的原理及實施方案以及基于圖像的輪對在線動態(tài)監(jiān)測應用研究是我國在基于圖像處理方法方面的具有代表性的例子。國際上基于圖像檢測方法的方法和裝置主要包括以下幾個方面：1）車輪踏面形狀自動測定裝置。這一裝置由日本于上個世紀90年代研制成功。測量裝置主要包括激光束、CCD、車輪檢測器、同步檢測傳感器和遮光板等部分。在車輪通過時進行激光照射，通過使用光電傳感器對車輪的輪緣進行捕捉，并且采用高速隨機光柵進行攝影使畫面能夠清晰地記錄下來；2）德國于上個世紀80年代研制成功的輪對自動診斷裝置。這一裝置能夠將縫隙光光帶投射到車輪上形成可供簡單辨認的輪廓，同時使用攝像機捕捉光束，以便得出輪緣厚度和踏面磨損等參數(shù)。除此之外，還有其他國家的研究成果，這里就不再論述。

四、結束語

在現(xiàn)代鐵路運輸發(fā)展過程中，為能夠使運輸效率及安全性得到提高，保證鐵路車輛運行安全屬于十分重要的一項內(nèi)容，而保證車輛輪對質量是保證鐵路車輛運行質量的關鍵及基礎，因此相關工作人員應當利用科學技術對車輛輪對加強檢測，從而避免出現(xiàn)故障而影響鐵路車輛正常運行，從而使鐵路運輸?shù)玫礁冒l(fā)展。

參考文獻：

[1]王珂.鐵路貨車車輪動、靜態(tài)檢測技術[J].科技視界，2013（29）：201+219.

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