鋼軌焊縫自動定位識別技術研究與應用

崔智青

鋼軌焊縫自動定位識別技術研究與應用

崔智青

（大秦鐵路股份有限公司大同工務段，山西 大同 037005）

為了提升鋼軌探傷作業效率，實現焊縫自動定位與準確識別傷損的目標，依據電磁感應原理，使用常開型接近開關與稀土磁鐵，利用廢舊儀器材料，研究鋼軌焊縫自動定位識別技術，開發了鋼軌焊縫自動定位識別器。通過實際應用發現，焊縫自動定位識別技術較傳統人工標記準確率大幅提升，焊縫出波位置精準，儀器輕巧便于安裝，降低了探傷作業強度，提高了數據回放效率。

鋼軌探傷；焊縫；自動識別；傷損波形

1 概述

鋼軌焊縫探傷是探傷作業的重點，區別焊縫正常波形與傷損波形是焊縫探傷的難點，判定焊縫出波的準確位置對于焊縫判傷十分重要。目前，大秦重載鐵路探傷作業主要采用分焊縫種類手工標記“*”的方式定位鋼軌焊縫出波。由于大秦重載鐵路行車密度大、列車間隔時間短，探傷作業人員勞動強度較其他線路大很多，作業過程中焊縫漏標、種類錯標、位置不準確等問題時有發生。提高焊縫傷損識別效率、降低探傷作業人員勞動強度，一直是鋼軌探傷管理工作改進的方向。為此，開展了基于電磁感應原理的鋼軌焊縫自動定位識別技術研究工作。

2 技術研究

焊縫自動定位識別技術依據電磁感應原理，使用常開型接近開關與稀土磁鐵，作為自動識別焊縫的功能零部件，并加裝蜂鳴器實現提示功能。同時，利用探傷小車廢舊材料，將鋼軌焊縫自動識別器加裝在探傷小車上，不破壞設備原有結構，節省開支。

2.1 結構設計

2.1.1 工作原理

鋼軌焊縫自動定位識別器主要用于自動識別焊縫種類、準確定位焊縫中心位置，且標記符號要與焊縫出波垂直對齊、同步顯示。與此同時，蜂鳴器發出提示音，提醒執機人員注意觀察焊縫及其附近出波情況。工作原理如圖1所示。

圖1 鋼軌焊縫自動定位識別器工作原理圖

2.1.2 功能特性

鋼軌焊縫自動定位識別器主要由萬向有源磁感應探頭、磁鐵、蜂鳴器、接線座等組成。磁感應探頭與探傷儀器顯示屏連接，當執機手推動探傷小車走行至鋼軌焊縫時，與磁鐵片發生電磁感應，向探傷儀器輸入信號并發出提示音，焊縫波形垂直下方標記“*”。磁鐵片采用以釹、鐵、硼為主要原料的稀土強磁，其體積小、重量輕、磁性強、耐腐蝕，且耐高溫達80 ℃，性價比高，能適應露天環境。蜂鳴器用于提示執機手在焊縫處減速并觀察出波，其聲強級為30 dB以上。

2.2 實驗測試

運用電磁感應原理，研究設計了鋼軌焊縫自動定位識別器，首先在儀器房進行基本功能測試，待各零部件工作正常后，在大秦重載鐵路上開展手工標記與自動識別對比測試。選取有廠焊、氣壓焊、鋁熱焊三種焊縫的1 km線路，由同一組執機手進行測試，廠焊處標記1個“*”，氣壓焊處標記2個“*”，鋁熱焊處標記3個“*”。

2.2.1 手工標記與自動識別速度比較

表1 標記不同種類焊縫平均用時統計（單位：s）

標記方式廠焊氣壓焊鋁熱焊 手工標記0.2 0.6 1 自動識別0.11 1.2

2.2.2 手工標記與自動識別準確性比較

在重載鐵路高強度、高風險條件下作業，執機手難免出現“趕任務”的急躁心理，作業中多標、錯標、漏標等問題時有發生。根據表2統計數據顯示，手工標記較自動識別準確率低。

表2 標記不同種類焊縫準確率統計（單位：%）

標記方式廠焊氣壓焊鋁熱焊 手工標記98.797.397.5 自動識別100100100

3 現場應用效果及技術改進

3.1 現場應用效果

與手工標記相比，自動定位識別的預期效果更好，現場安裝使用更加便捷。

3.1.1 焊縫標記位置準確

鋼軌焊縫自動定位識別技術可自動定位并能準確標記焊縫的中心位置，同時還可以識別不同種類的焊縫，避免人工操作失誤。

采用自動定位識別技術的數據截圖如圖2所示。

圖2 不同種類焊縫自動識別數據截圖

3.1.2 數據回放效率提升

二級學院的財務管理目標不明確 很多高職院校在實施二級管理過程中，一些二級學院處于被動狀態，因此其財務管理的目標不是很明確。財務管理目標是高職院校財務活動需要達到的目的，也是高職院校二級學院健康發展的保障。由于我國高職院校二級財務管理還處于初期階段，很多二級學院不能很好地分配和使用資金。此外，很多高職院校具有財權和物權，但是不承擔相應的責任和義務，使得二級學院財務管理非常混亂。

在自動定位識別標記的輔助作用下，探傷數據回放人員可以快速區分焊縫焊筋波和缺陷傷損波，這使得數據回放效率大大提升，誤判、漏判的風險也隨之降低。

由圖3可以看出，自動定位識別標記準確定位后，焊縫焊筋波與缺陷傷損波一目了然。

圖3 準確標記焊縫位置情況下焊筋波、傷損波數據截圖

3.1.3 隧道探傷優勢明顯

探傷作業人員在夜間或隧道等照明條件較差的環境中作業時，使用鋼軌焊縫自動定位識別器不需要人工手動操作，由探傷儀自動識別焊縫并準確標記焊縫位置，避免了焊縫錯、漏標等問題的發生。

3.1.4 探傷作業質量明顯提高

當鋼軌焊縫自動定位識別器發出報警音時，可及時提醒執機人員減速慢行，杜絕探傷作業焊縫處超速，進一步確保焊縫出波完整，探傷作業標準化和數據采集質量有效提高。

3.1.5 儀器安裝維修簡便

鋼軌焊縫自動定位識別器采用修舊利廢的方法，對廢舊按鍵接線座進行改裝，無需增加接線座和固定裝置，執機人員可獨立、快速安裝和維修。

執機人員的安裝操作如圖4所示。

圖4 執機手安裝鋼軌焊縫自動定位識別器

3.1.6 執機手作業勞動強度降低

使用鋼軌焊縫自動定位識別器，探傷作業人員無需提前查找焊縫位置、分辨焊縫種類，執機手可以集中精力觀察鋼軌各部位出波情況，節省了人力并降低了勞動強度。

3.2 技術改進

測試過程中，技術人員采納探傷執機手意見建議，在磁感應探頭外部加裝了膠管材質的保護套，可以起到防水、防碰撞但不影響磁力的保護作用，如圖5所示。

圖5 磁感應探頭改進前后對比圖

4 結束語

鋼軌焊縫自動定位識別技術為鋼軌防斷提供了新的保障措施。通過現場應用和檢驗，自動識別較一般手工標記的辨傷效果提升顯著，不但提高了探傷標準化作業的規范性，還降低了執機人員的勞動強度；修舊利廢的組裝材料，不僅能滿足便捷安裝的要求，而且避免了加裝設備成本的增加。鋼軌焊縫自動定位識別技術有效提高了探傷數據回放的工作效率，降低了探傷作業錯漏標焊縫和誤判傷損的風險，進一步確保了行車安全隱患及時排除。

［1］鐵路職工崗位培訓教材編審委員會.鋼軌探傷工［M］.北京：中國鐵道出版社，2010.

［2］中華人民共和國鐵道部.工務作業第21部分：鋼軌焊縫超聲波探傷作業［S］.北京：中國鐵道出版社，2011.

［3］程繼航，李正魁.電工電子技術基礎［M］.北京：電子工業出版社，2016.

U213.92

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.19.067

2095－6835（2019）19－0158－02

〔編輯：張思楠〕