鋼軌探傷車技術發(fā)展與應用

韓曉剛 李文元

中國鐵路呼和浩特局集團有限公司呼和浩特工務段探傷車間 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000

一、目前我國鋼軌探傷車的發(fā)展狀況

鋼軌探傷車是指能在鐵路上運行并在行進中對鋼軌傷損進行檢測的專用車輛,其集成度高,實用性強。我國80年代后期開始引進大型鋼軌探傷車。第一臺是1989年5月從澳大利亞引進的。為加強鋼軌探傷工作,1993年從美國引進PJT(PandrolJackson TechnologiesInc)公司制造SYS－1000型探傷系統(tǒng),在國內(nèi)組裝成GTC－40型鋼軌探傷車。該探傷車采用4個輪式探頭,共計24個通道,采用探傷小車機構,探傷速度40km/h。2005－2007年引進美國Sperry公司Frontier型探傷系統(tǒng),在國內(nèi)組裝成GTC－60型鋼軌探傷車,探傷速度60km/h。

隨著我國探傷車技術應用日益成熟,管理逐步規(guī)范。根據(jù)2010年的統(tǒng)計數(shù)據(jù),全國探傷總里程28.36萬公里,單車年均檢測里程超過1萬公里,運用效率大大超過歐美鐵路。為了進一步提高探傷檢測速度,2007－2008年,我國鐵路對轉(zhuǎn)向架安裝探輪模式進行運行試驗,最高試驗運行速度達107km/h；2009－2010年,以美貸二期引進的首臺探傷車為平臺,由鐵道部牽頭組織鐵科院基礎所和寶雞工程機械廠,開展基于轉(zhuǎn)向架安裝模式和1900型檢測系統(tǒng)的檢測試驗,認為轉(zhuǎn)向架安裝模式能夠滿足80km/h的檢測需求[1]。

二、我國鋼軌探傷車檢測運用模式的變化

隨著線路鋼軌通過總重增加,產(chǎn)生疲勞傷損明顯增多。為保證鐵路運輸安全、防止斷軌事故發(fā)生,目前國內(nèi)鐵路主要采用SYS1900超聲波探傷系統(tǒng)鋼軌探傷車。

國內(nèi)鐵路探傷車檢測速度80km/h的SYS1900鋼軌探傷系統(tǒng),首次用于75kg/m重載鐵路。目前鋼軌探傷模式為探傷車與地面探傷儀交叉作業(yè),優(yōu)勢互補,探傷車運用模式采用探傷儀和探傷車混合檢測的二級探傷網(wǎng)絡,對焊縫和道岔再專門補充焊縫和道岔探傷檢測,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效率和檢測覆蓋區(qū)段[2]。

但隨著探傷車技術的發(fā)展,探傷車的檢測速度從40km/h分階段提高到60km/h和80km/h,對道岔區(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),每股鋼軌從原來的12個檢測通道發(fā)展到現(xiàn)在的15個檢測通道,現(xiàn)已有的二級探傷網(wǎng)絡已經(jīng)不能適用高速鐵路、高原鐵路的探傷檢測需求,探傷車的最大單車年檢測里程達到了27000km,種種現(xiàn)象表明原來的檢測模式和傷損分析模式已經(jīng)不能適應新形勢的發(fā)展需求,探傷車的檢測運用模式需要進行革新和探討。

探傷車的特點：探傷車具有自動化程度高、檢測效率高、檢測數(shù)據(jù)可追溯、檢測結果重復性好、計算機輔助傷損識別、可夜間作業(yè)等優(yōu)勢。因此,高原鐵路和高寒鐵路由探傷車承擔主要檢測任務,應綜合調(diào)配滿足這些線路的檢測需求,其他線路根據(jù)探傷車保有量和技術狀態(tài)承擔二級探傷網(wǎng)絡任務。建議有條件的線路試點停頓式檢測或探傷車復核,為后一步的運用管理打下技術基礎。由于鋼軌表面狀況對探傷車超聲檢測結果影響較大。嚴重側(cè)磨造成軌頭形態(tài)變化會破壞探頭耦合：軌面裂紋或剝離掉塊會阻擋超聲入射,造成檢測盲區(qū)：表面鋼軌斜裂紋也會形成軌頭核傷狀干擾反射。

三、探傷小車對中改造技術方案

3.1 采用強磁對中 將隨動輪機械式對中系統(tǒng)去除,在機械對中基礎上采用強磁對中方式(將輪子的位置改成2塊強磁永久磁鐵),既保證了探傷系統(tǒng)滑靴板的對中,又解決了特殊道岔通過問題,還節(jié)省了運營和制造成本。同時因為對線路非長期接觸,并不會對線路造成影響。

3.2 采用轉(zhuǎn)向架安裝 沒有了探傷小車隨動輪的限制,可以將原有探傷小車四連桿機構及限位傳感器去除,探傷系統(tǒng)整體機構更加小巧、輕便、緊湊,探傷系統(tǒng)構架只有滑靴模塊、彈簧機構及固定梁,單側(cè)總質(zhì)量小于20kg,不會對轉(zhuǎn)向架產(chǎn)生力學影響。為了節(jié)省車體下部空間,為以后布置更多的設備,將探傷系統(tǒng)集成到轉(zhuǎn)向架上,在原有轉(zhuǎn)向架構架留有的接口處設計橫梁,將探傷系統(tǒng)集成到橫梁上[3]。

四、鋼軌探傷車的傷損級別的評價以及作用分析

鋼軌探傷車的模式根據(jù)鐵路系統(tǒng)的變化而變化,對傷損進行級別劃分有助于相關技術人員及時得知鐵路運輸?shù)臓顩r,能夠快速處理問題,使問題的影響最小化。目前,我國鋼軌探測技術還有一定的局限性,在檢測過程中會有很多阻礙,所以在鋼軌探測技術上要加大科研力度,通過使用鋼軌探測技術減少人工量,同時,還能完成一些人工不能完成的高難度操作,發(fā)揮了重要的作用。鋼軌探傷車的傷損級別劃分有助于鐵路網(wǎng)系統(tǒng)制定階段性的發(fā)展目標,以解決鋼軌系統(tǒng)發(fā)展中的問題為主,提高鋼軌探傷車的檢測效率,另外,鋼軌探傷車的發(fā)展是鐵路發(fā)展中的一個產(chǎn)物,它必然會使鐵路工程有更好的發(fā)展。通過增加鋼軌探傷車的數(shù)量,實現(xiàn)鋼軌多角度,多方位的探測,建設多個實驗點,利用分級選擇準確分析損傷狀況,減少鐵路鋼軌傷損帶來的危害,從一定程度上保護了運行的相關設備,優(yōu)化了鐵路系統(tǒng)。

結束語

探傷系統(tǒng)安裝在轉(zhuǎn)向架上,采用強磁對中,保證在不同線路及運行條件下探傷小車均能穩(wěn)定工作,探傷過程中保證滑靴探傷模塊在鋼軌軌頭的自動對中,無須人為干預。以上措施解決了探傷系統(tǒng)無法通過部分類型道岔的問題,在不影響探傷結果、符合原有線路限界的同時,提高了運行效率,降低了生產(chǎn)成本,節(jié)約了車體下部空間。