简说通过式轮对检测系统在江岸机务段的成功运用与改进

1 轮对检测系统简介

武汉铁路局江岸机务段2010 年2 月和2012 年5月， 分别在机务段本段和机务段折返段的入库线上各安装了一套通过式轮对检测系统。该系统主要由CC尺寸检测单元与LD 深层次探伤单元组成。CC 尺寸检测单元采用国际先进的光截图像测量技术实现车轮外形尺寸的动态自动检测;LD 深层次探伤单元利用超声波阵列探伤技术在线检测机车和车辆的轮对、轮辋、轮辐深层次缺陷。受检机车通过检测区域时，系统自动采集车轮外形尺寸数据和超声波探伤数据， 并自动对数据进行分析、处理和存储;数据分析和检测结果显示均采用自动判伤结合图像显示的方式，将结果以网页BS报表形式提供给专职操作人员和设备管理人员查看，为机车维护和检修提供及时、准确的参考信息，以便快捷、有效地发现轮对缺陷和尺寸故障，提早预防事故发生。该通过式轮对检测系统具有效率高、安全性好、自动化程度高、智能化程度高、操作性好、网络信息化程度高等突出特点。

1.1 光截图像测量技术

通过式轮对检测系统利用激光三角测量技术，使用线状激光作为投射光源，面阵CCD 摄像机作为采集设备， 线光源沿轮心方向投射到车轮踏面部分形成包含踏面外形尺寸信息的光截曲线， 用与光入射方向成一定角度的CCD 摄像机拍摄车轮外形光截曲线，经图像采集、处理获得车轮外形尺寸。该测量技术属非接触式，精度较高，是目前使用最广泛和最成熟的一种方法。

1.2 超声波阵列探伤技术

双晶体直探头、单晶体直探头、大角度探头按照一定的顺序排列，组成探头阵列。探头阵列沿着机车前进方向排列，在机车通过探头阵列时，探头依次与车轮接触完成车轮的超声波探伤。

2 轮对检测系统运用情况

2.1 CC 尺寸检测单元运用情况

自2011 年12 月16 日至2012 年10 月15 日，江岸机务段轮对检测系统的CC 尺寸检测单元检测机车21 043 台次，抽查分析7 769 台次，抽查分析中97.5%的机车为正常运行，系统运行稳定可靠。2012 年下半年，根据CC 尺寸检测单元报警提示，共镟修125 多个超限轮对，有效地减少了轮对专职人员的工作量，保证了机车轮对的运行安全。

2.2 LD深层次探伤单元运用情况

LD 深层次探伤单元可用于套箍轮、整体轮轮对的踏面剥离及裂纹，轮辋内部周向和径向缺陷，轮辐周向缺陷的动态深层次探伤，满足部运装机检2000[335]号文和部运装机检1998号文的轮辋探伤要求。LD 深层次探伤单元， 是目前铁道部对阵列超声波探伤技术在轮对探伤方面的首次实用化运用。

两套通过式轮对检测系统涵盖江岸机务段所有机车，平均每辆机车检测24 次以上，平均正常使用率高达98.7%， 其专用检测线路稳定可靠， 安全使用近3年，过车6.8 万台次，系统探头标定21 次，全部通过。安装于江岸本段的LD001 深层次探伤单元累计检测各类和谐机车和既有电力、内燃机车7 971 余次;安装于江岸折返段的LD002 深层次探伤单元累计检测各型机车3 252 辆。

在LD 深层次探伤单元应用过程中，相继开发了耦合水循环利用及防冻功能、检测周期管理功能、疑似缺陷自动跟踪功能及核心降噪算法、温度自动补偿算法，提高了系统的现场环境适应性。在系统管理方面，积累了应用经验，形成了一套行之有效、满足现场需求的设备修、管、用办法。

在近3 年的应用过程中，LD 深层次探伤单元共报出三级缺陷报警6 例，均经便携式探伤仪复核确认;校验样板轮上4 例人工缺陷全部检出.

2.3 系统运行效果

该通过式轮对检测系统现已成为江岸机务段和谐机车整备场作业的第一道质量屏障，是季检、年检的有效补充，预防了机车轮对存在潜在的安全隐患。系统使用以来， 累计过车182 000 余台次，通过轮对尺寸报警和缺陷报警进行机车轮对镟轮544 台， 对2 台机车2 个轮对进行了更换。该系统具有很高的准确性以及复核机车轮对的针对性， 大大减轻了轮对技术人员工作量。轮辋轮辐自动探伤纳入和谐机车年检探伤范围提高了季检、年检的检修效率，有力地保障了整备场三项专检，同时，形成了机车质量闭环系统，达到了有序可控的目的。

3 LD 深层次探伤单元缺陷检测实例分析

LD002 深层次探伤单元于2011 年2月25 日发现HXD3 0157 机车Ⅱ端位第6 轴左轮有一缺陷报警，通过便携式探伤仪现场复检，进一步确认缺陷的检测结果。被检测到的缺陷为大面积(周向75 mm轴向20 mm)、有一定的深度(径向深度达4 mm)的踏面剥离，缺陷中心距离轮辋外侧35 mm 左右。所有负AP 探头构成的缺陷A 及B 扫图中，缺陷的回波幅度为53%， 缺陷的声程约为340 mm，系统80%的回波幅度代表样板轮上长25 mm、深3 mm的刻槽。

分析完成后可生成检测报表。在检测报表上可以看出机车通过检测区时的过车速度， 缺陷所在的轮位，缺陷的声程，缺陷的幅度，缺陷在车轮上的位置显示，以及检测的缺陷扫图等信息。

利用便携式超声探伤仪器和大角度常规超声探头(65大角度探头)， 采用人工探伤方法对缺陷进行复检，确认缺陷的位置、回波幅度的大小等信息。在相同的增益下，在370 mm 的最佳声程位置，得到缺陷回波幅度接近80%。

4 CC 尺寸检测单元分级报警和误差分析

CC 尺寸检测单元的分级报警和分级响应如下：1级数据正常，状态良好，无响应;2 级开始预警，进行跟踪控制为响应;3 级开始报警，复查判断为响应，遇到近限机车人工复核后对轮对进行加工;4 级红色报警，数据存在缺陷，人工复核后应立即扣车进行轮对加工。2012 年1 月1 日至5 月31 日，CC 尺寸检测单元检测机车13 200 余趟，尺寸报警427 次。其中，轮缘厚度报警117 次，踏面磨耗报警310 次，对超限检测机车复核并将复核结果添加到管理系统38 次。

对34 次HXD1B 型机车的尺寸检测数据进行统计分析。误差在0.3 mm 之内的32 次，占94.12%，由此可见，系统检测精度非常高，检测数据对机车检修有非常重要的参考价值。

5 通过式轮对检测系统的改进

5.1 技术改进

为了更好地发挥作用，针对现场环境的应用要求，对通过式轮对检测系统进行了以下技术改进：

1)设备的网络信息化建设，建立了BS 数据报表铁路联网机制，便于查看和分析数据。

2)针对武汉冬天温度低的环境和检测区域容易结冰的现象，开发了耦合水循环利用及防冻功能，保证低温环境下系统能够正常工作。

3)HXD1 和HXD3 型机车电子标签安装在机车中间，由于电子标签本身可能存在车号、端位信息异常问题，从而导致检测机车车号、端位信息错位，甚至无法识别。针对此现象，将机车车号识别装置安装位置进行调整，同时结合轮位判别功能，有效地提高了车号识别正常率。

4)根据现场需要对通过式轮对检测系统检测周期进行了调整，由原来的20 天改为15 天，既增加每天检测机车数量，又考虑该设备检测频率，两者兼顾。

5)通过现场应用，开发出车轮探伤降噪算法和温度自动补偿算法。

6)在不拆卸探头的情况下，研究出对探头进行标定的新方法，高效实用。

7)针对检测区间的特殊钢轨的运行安全问题，摸索出一套切实可行的钢轨安全维护管理办法。

5.2 改进建议

针对单机反向通过检测棚会造成车号和检测数据失真问题，建议：

1)厂家把单机反向通过检测棚的因素考虑到该设备的设计中去;

2)机务段为防止检测数据失真，应尽量避免两机车联挂或单机反向通过检测棚。

3)电务段对机车电子标签信息重新进行录入，彻底解决部分机车车号长期不能识别的问题。