来源：《机电信息》 2020年第29期
包丽静
（吉林铁道职业技术学院）
摘 要：为保证列车的高速运行安全，同时提高铁路检修部门的检修效率与检修能力，常采用无损检测技术和车辆动态检测技术配合使用的方式，为列车运行全过程提供安全保障。
关键词：超声波检测；磁粉检测；车辆动态检测
0 引言
铁路运输作为我国重要的交通运输方式，承担着我国70%的运输任务。铁路提速、重载的进一步发展，尤其是高速铁路的迅速发展，对铁路车辆运行安全提出了更为严格的要求。车辆检修维护应用的检测方法可以分为两大类：一是用于车辆静止状态，在车辆分解的前提下应用的无损检测技术，主要有超声波检测和磁粉检测两种；二是用于车辆运行过程中的车辆动态检测技术。
1 无损检测技术
铁路上应用Z为广泛的无损检测方法是超声波探伤和磁粉探伤两种方法。特别是机车、车辆零部件，如车轮、车轴、轴承、齿轮等，需要超声波检测和磁粉检测技术配合使用。
1.1 超声波检测技术
1.1.1 车轴的超声波检测
利用超声波检测车轴缺陷，首先需要确定检测对象是空心车轴还是实心车轴。检测对象为空心车轴时，可以将直探头伸入车轴中心通孔，通过一次扫查实现全面检测。检测对象为实心车轴时，分析得出车轴易发生疲劳缺陷的部位分布在应力较大的位置，如车轴轴颈根部、轮座镶入部外侧（10～30 mm）和内侧（5～30 mm），另外传动齿轮镶入部内外侧也是易产生疲劳裂纹的区域。若缺陷不易被检查出来，尤其在不退轮的情况下，需采用多种角度探头实现全面检查。探伤中使用的横波探头超声波频率为2.5 MHz，小角度纵波探头超声波频率为2.5 MHz或4～5 MHz，可检出缺陷灵敏度为2 mm的人工缺陷。探伤方法主要有直探头纵波探伤、小角度纵波探伤和横波探伤。
1.1.2 车轮探伤
按照车轮上产生的裂纹延伸方向可以将裂纹定义为周向裂纹、径向裂纹和斜裂纹3种。周向裂纹沿车轮圆周方向发展，发展到一定程度就会延伸至车轮踏面，容易导致车轮掉块或车轮崩裂。沿车轮直径方向扩展的径向裂纹，是车轮裂纹中危险等级较高的裂纹，可导致车轮崩裂。与直径方向成一定角度的斜裂纹，相对扩展速度慢、危险性低。利用超声波双晶探头扫查踏面，只能探测到周向裂纹，对径向裂纹和斜裂纹的检查能力极低。径向裂纹和斜裂纹的探测则需要用折射角大于62°的斜探头进行探测。
1.1.3 轮辋、轮缘探伤
在运用超声波探测缺陷的过程中，由于没有合适的探测面且探测角度不易获取，轮辋、轮缘是车轮上Z难检测的位置。经过长期实践，得出采用大角度横波探头可以在轮辋中获取其圆周界面的多次反射波。轮缘裂纹的探伤如果采用纵波探伤方法，不管是直探头还是双晶探头，几乎都无法探测轮缘裂纹，所以对轮缘裂纹的检测一般使用大角度横波探伤。
1.2 磁粉探伤
磁粉探伤作为铁路车辆检修中运用Z广泛的一种无损检测手段，检测对象包括轮对、车钩、构架、制动梁等重要走形部件。其工作原理是利用电磁场对检测工件进行磁化，工件表面及其附近存在缺陷时，会在其附近区域产生漏磁场，施加在工件表面的磁粉就会在此处聚集形成磁痕，显示铁磁性材料表面或近表面的不连续性和缺陷。作为一名磁粉探伤人员，是否能够正确判断磁痕极为重要，这直接影响探伤的准确性。
磁粉探伤效果除受探伤工操作水平影响外，还会受到磁悬液浓度、探伤机性能等因素的影响。为保证探伤系统探伤结果的灵敏度，每天开工作业前以及作业结束后都需要完成系统综合性能校验。性能校验包括常规检查、磁悬液浓度检查和系统综合灵敏度试验。系统综合灵敏度试验采用A1型标准试片，粘贴试片时，试片刻槽面应与零部件表面密贴，“+”刻槽中应有一条刻槽与被探测零部件的中心线平行，用胶带沿试片四周呈“井”字形将试片粘贴牢固、平整，严禁胶带纸遮盖试片刻槽部位。试片应粘贴在探伤部位磁场较弱或较易产生裂纹的部位。
2 车辆动态检测技术
为保证车辆运行安全、稳定，同时提高列车运行效率，铁路部门针对运行列车采取轴温检测、运行品质检测、轮对状态检测、重要走形部件故障状态检测等多种综合的动态检测技术对列车进行综合检测。
2.1 轴温检测
采用车辆轴温传感器实时检测动车组列车和客车的车轴温度，监督轴温防止热轴燃轴事故的发生。对于货物列车则采用铁路车辆轴温智能检测设备（THDS），实现定点轴温检测。红外线轴温检测基于维恩位移定律，对不同温度车轴产生的红外线进行计算反推出车轴温度。轴温?测通过热敏电阻探测器或光子探测器接受红外线，并将其转换为电信号进行计算处理。轴温检测准确率高，可以很好地防范列车热轴切轴事故。
2.2 故障动态图像检测
传统车辆检测技术中，由车辆检车员在车站对站停列车进行整车状态检查，人工作业不仅工作环境恶劣，还需要列车长时间站停，影响整体运输效率。采用车辆故障动态图像检测系统代替传统人工检车作业可以解决这一问题。TFDS系统是Z早的车辆故障动态图像检测系统，应用于货物列车动态检测。故障动态图像检测技术的核心是图像采集技术，需要以高清摄像头的成熟运用为基础，解决大量高清图片的传输问题。随着图像检测系统技术发展成熟，用于客车的TVDS系统及用于动车组列车的TEDS系统已经在铁路系统得到全面推广。
2.3 车辆运行品质检测
车辆运行品质是车辆性能的重要评价指标。车辆运行品质Z直接的体现是列车的振动，直接影响车辆运行平稳性、乘客乘坐舒适性以及列车运行安全。TPDS系统通过线路设置整体无砟轨道建立轨道测试平台，在轨枕与钢轨之间设置二维板式传感器，轨腰处设置不打孔剪力传感器，传感器采集列车通过测试平台时的振动数据，经过计算模型分析得出列车通过时两侧承受的垂向振动及横向振动，从而判定列车是否存在超载、偏载、踏面损伤等影响列车运行品质的缺陷。
2.4 车辆轮对状态在线检测系统
轮对作为列车主要承载结构，若车轮踏面存在损伤，将导致严重的行车安全事故。轮对状态在线检测系统可以实现每次入库时对轮对状态的动态检查，主要检测轮缘厚度、轮缘高度、踏面圆周磨耗及擦伤、轮对内侧距、车轮直径、轮辋宽度等车轮基本参数，可以准确检测车轮踏面表面及近表面缺陷，实现缺陷位置的精确定位，满足对轮对的测量需求。检测结果可为车辆维修基地是否对轮对进行镟切提供数据支撑。
3 结语
随着动车组列车的快速发展，铁路车辆运行的速度更快，货物列车也实现了重载提速，这对列车运行安全提出了更高的要求，同时也对车辆部门的检修能力提出更高要求。铁路车辆检修部门通过车辆动态检测技术与车辆无损检测技术相配合的方式，对铁路车辆进行全面检测。一般从外观缺陷、运行品质、轴承温度、轮对状态4个方面对运行过程中的车辆进行动态检测。转向架、轮对、轴承等重要走行部部件的细小缺陷和内部缺陷可通过无损检测技术进行检测。
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