第一節(jié) 產(chǎn)品定義、性能及應(yīng)用特點(diǎn)

鋼軌探傷儀是檢測(cè)軌道上鋼軌傷損的專用設(shè)備儀器，鋼軌探傷是保證鐵路運(yùn)輸安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。我國(guó)鐵路廣泛使用的是小型超聲波鋼軌探傷儀。

第二節(jié) 行業(yè) 發(fā)展歷程

我國(guó)于1951年開(kāi)始實(shí)行鋼軌的專業(yè)檢查，1953年10月形成制度。早期以領(lǐng)工區(qū)為單位組成檢查小組（6～7人），每季對(duì)線路上鋼軌進(jìn)行定期的手工檢查。1956年開(kāi)始，隨著鋼軌探傷儀器的發(fā)展，正線到發(fā)線的鋼軌檢查改為每年不少于7遍。1978年，路局制定《鋼軌傷損檢查、監(jiān)視、處理辦法》，補(bǔ)充規(guī)定站線專用線鋼軌每半年檢查1遍，凡連續(xù)兩個(gè)探傷周期內(nèi)都發(fā)現(xiàn)疲勞傷損鋼軌的地段，縮短探傷周期，增加檢查遍數(shù)等。

1951年開(kāi)始，全路推廣上海局王耀年的鋼軌手工檢查方法即：一看（眼看鋼軌踏面）、二照（用小鏡照鋼軌下顎）、三敲（用小錘敲擊鋼軌接頭部位）、四卸（卸掉夾板查螺孔部位軌腹）。

在實(shí)際推廣中不上海局不斷改進(jìn)，如用錘頭對(duì)稱的硬把小錘替代彈簧小錘，并加大錘重；用小鐵鉤探測(cè)軌端裂紋；用煤油、滲透液等進(jìn)行滲透檢查。上海工務(wù)段姜銘章創(chuàng)造了檢查鋼軌核傷的經(jīng)驗(yàn)，在巡道時(shí)注意查看距軌端1米左右鋼軌內(nèi)側(cè)及曲線上股鋼軌狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)有銹水時(shí)，注意日出前后銹水顏色的變化；發(fā)現(xiàn)有細(xì)裂紋時(shí)進(jìn)行滲透檢查。

1956年開(kāi)始，鋼軌檢查進(jìn)入手工與儀器相結(jié)合的階段。最初使用的探傷儀器有：蘇聯(lián)MPД—52型磁力探傷小車、蘇聯(lián)ДC—13型探傷小車、瑞士馬蒂薩手杖式超聲波探傷儀。1959年開(kāi)始推廣使用武漢超聲波儀器廠制成的GTS—1型手杖式超聲波鋼軌探傷儀。1968年，上海無(wú)線電22廠研制成JGT—1型超聲波鋼軌探傷儀，首臺(tái)樣機(jī)由上海工務(wù)段試用成功。1972年，改進(jìn)成JGT—2型，將掃描線由1條改為2條，4個(gè)探頭可分別進(jìn)行反射式和穿透式探傷，提高了探傷性能。為擴(kuò)大探傷和檢測(cè)范圍，上海超聲波儀器廠按照4條掃描線兩種組合的要求，生產(chǎn)了JGT—3型超聲波鋼軌探傷儀，1982年12月通過(guò)部級(jí)鑒定。為加強(qiáng)道岔前后引軌及薄弱地段鋼軌接頭的探傷，工務(wù)處鋼軌探傷技術(shù)管理組在1987年研制成鋼軌螺孔裂紋探傷儀，通過(guò)局級(jí)鑒定后，配屬各養(yǎng)路領(lǐng)工區(qū)，起到了JGT—3型探傷的拾遺作用。

第三節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在鐵道鋼軌探傷領(lǐng)域，目前主要使用磁粉探傷和超聲探傷兩種方法。但是磁粉探傷成本低，應(yīng)用也仍不廣泛；目前我國(guó)的鋼軌探傷儀主要采用超聲波探傷技術(shù)。

超聲波是指頻率為超過(guò)20kHz的聲波，探傷利用了其三個(gè)特性：

1、發(fā)射特性：當(dāng)超聲波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)的時(shí)候會(huì)發(fā)生反射，當(dāng)介質(zhì)密度相差懸殊時(shí)，聲波幾乎完全反射回來(lái)。

2、衰減特性：在傳播過(guò)程中，由于受到介質(zhì)或者雜志的阻礙，強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生衰減。

3、聲速特性：在同樣條件下，其在同一介質(zhì)中傳播速度為常數(shù)，這是進(jìn)行測(cè)量的基礎(chǔ)。

對(duì)鋼軌進(jìn)行探傷基本原理是利用聲波在不同介質(zhì)中的傳播特性，用200kHz的聲波射人鋼軌中，當(dāng)遇到鋼軌損傷時(shí)，根據(jù)反射回來(lái)的信號(hào)，即可判斷傷痕的大小及位置。在探傷儀上安裝有不同角度的探頭，分別檢查不同部位的損傷。如70度角探頭。用來(lái)發(fā)現(xiàn)軌頭內(nèi)的核傷或橫裂，35~45度角探頭可探軌腰及螺栓孔損傷，垂直探頭發(fā)射縱波，可探軌頭軌腰軌底的水平裂紋、縱裂紋。脈沖反射法是超聲波探傷中應(yīng)用最廣泛的方法。

第四節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

鋼軌探傷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

第五節(jié) 國(guó)內(nèi)外技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 分析

隨著鐵路運(yùn)量、密度、速度及機(jī)車車輛軸重的不斷增長(zhǎng)，鋼軌損傷成為鐵路線路重大的安全隱患，對(duì)工務(wù)線路設(shè)備養(yǎng)護(hù)的要求愈來(lái)愈高。為提高工務(wù)線路養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量和效率，世界上許多發(fā)達(dá)國(guó)家均已大量使用鋼軌探傷車。使用探傷車的優(yōu)點(diǎn)是：檢測(cè)鋼軌速度加快，探傷精度和效率大大提高，利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不僅給鐵路行車安全帶來(lái)極大好處，而且對(duì)延長(zhǎng)鋼軌使用壽命、降低維修費(fèi)用以及宏觀掌握鋼軌狀態(tài)、探索傷損規(guī)律等有積極作用。下面，對(duì)國(guó)外鋼軌探傷車的情況作簡(jiǎn)要介紹。

1、英國(guó)鐵路的超聲波探傷車

1972～1987年底，英國(guó)鐵路探傷車的最大檢測(cè)速度為35km/h，一般小于30km/h。使用滑動(dòng)式探頭，開(kāi)始采用拍照記錄數(shù)據(jù)，后改進(jìn)為使用磁帶。車輛類型為雙車軌道車。探頭角度為67°、37°、0°、－37°和－67°。

1983年底，德比 研究 所研制新型探傷車。新型探傷車改滑動(dòng)式探頭為輪式探頭。探頭裝在一個(gè)充滿液體的柔性塑料輪內(nèi)，一個(gè)伺服系統(tǒng)沿著軌頭上部轉(zhuǎn)動(dòng)，由塑料輪導(dǎo)向，使輪子的柔性對(duì)通過(guò)不規(guī)則點(diǎn)有很大幫助。過(guò)去認(rèn)為輪式探頭的探測(cè)速度小于20km/h，英國(guó)德比 研究 所的結(jié)論認(rèn)為這是因探頭設(shè)計(jì)未達(dá)最佳化。新型探傷車的探傷速度達(dá)70km/h。在開(kāi)行慢速貨車的較差路段也達(dá)45km/h，每條鋼軌使用三個(gè)輪式探頭，0°、65°和40°探頭各一個(gè)。線路實(shí)時(shí) 分析 用微處理機(jī)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等采用原有英國(guó)記錄車的計(jì)算機(jī)設(shè)備和軟件。

2．法國(guó)國(guó)鐵的探傷車

法國(guó)國(guó)鐵與MATIX公司合作共同制造了VU505型鋼軌探傷車，其中部分技術(shù)來(lái)自意大利的Speno集團(tuán)，該車由14.71m和14.74m的兩節(jié)連掛車體所組成。在探傷車的導(dǎo)向架上最多可裝8個(gè)探頭。探傷車的中央控制室內(nèi)裝有超聲波信號(hào)的發(fā)射、接收、 分析 、檢測(cè)和接口電路，以及地理定位所需的設(shè)備、各種鍵盤、檢驗(yàn)屏幕等。探傷車的檢測(cè)速度為40km/h，能在軌溫為－10℃～＋60℃的條件下正常工作。該車還配有動(dòng)力設(shè)備和生活設(shè)施，全車配備4名工作人員。該車配備的探頭為：70°探頭3個(gè)，35°探頭2個(gè)，30°探頭1個(gè)，0°探頭2個(gè)。其探測(cè)精度為：橫向缺陷軌頭下面橫通道孔誤差±6％；水平裂紋能探測(cè)（12±4）mm；螺孔裂紋能探測(cè)（12±4）mm，縱向裂紋能探測(cè)長(zhǎng)度為25mm。該車對(duì)鋁熱焊接頭的缺陷同樣能顯示出來(lái)，但由于鋁熱焊金相當(dāng)復(fù)雜，存在較難探測(cè)的問(wèn)題，由于軌底不能設(shè)置探頭，軌底兩側(cè)不能探測(cè)。這種VU505型自驅(qū)動(dòng)車除應(yīng)用于法國(guó)外，還出售給美國(guó)和歐洲其他國(guó)家，并為印度國(guó)鐵生產(chǎn)了一批類似的探傷車。

3、日本新干線的鋼軌探傷車

日本新干線擁有三列鋼軌探傷列車，分別承擔(dān)東海道、山陽(yáng)、上越和東北新干線鋼軌的周期性探傷任務(wù)。鋼軌探傷車由牽引軌道車、電源車和探傷車組成。該車在夜間以30～40km/h的速度，邊向鋼軌頂面灑水，邊向鋼軌發(fā)射2MHz的超聲波。發(fā)射頻率為2500次/s，根據(jù)各種反射波來(lái)判斷鋼軌內(nèi)部的損傷。單側(cè)裝有4個(gè)超聲波探頭即垂直（0°）和37°的有各一個(gè)，70°的2個(gè)。探傷結(jié)果有三種表示方法：在顯象管上顯示波形，輸出記錄圖形，數(shù)字打印記錄。

4．美國(guó)鐵路的超聲波探傷車

20世紀(jì)80年代以前美國(guó)鐵路廣泛使用輪式探頭的超聲波探傷車，探測(cè)速度為20km/h。美國(guó)為適應(yīng)其城市間快速運(yùn)輸系統(tǒng)的軌道探傷，由Sperry鐵路服務(wù)公司專門設(shè)計(jì)了可在不同軌距的軌道上進(jìn)行探傷的車輛。當(dāng)軌距在1435～1676mm之間時(shí)，該車可進(jìn)行工作。20世紀(jì)80年代美國(guó)JacksonJordan公司，引進(jìn)法國(guó)MATIX集團(tuán)的技術(shù)生產(chǎn)的超聲波探傷車，運(yùn)行速度為64km/h，檢測(cè)速度為4~40km/h，最佳檢測(cè)速度24~32km/h。該車裝有6個(gè)滑動(dòng)探頭和車載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí) 分析 ，將裂紋記錄下來(lái)，噴漆作記號(hào)。噴漆記號(hào)的精度為±8cm。該車能測(cè)出90%~95%的裂紋大于1.2cm以上的鋼軌缺陷。

5、澳大利亞生產(chǎn)的鋼軌探傷車

澳大利亞坦坡?tīng)柟旧a(chǎn)的RFO-140型大型鋼軌探傷車，全長(zhǎng)16m，寬2.8m，高4.27m，自帶走行動(dòng)力。該車轉(zhuǎn)向架之間裝有一輛鋼軌探傷小車，車上裝有6只探輪，每股鋼軌3只探輪中，分別裝有2個(gè)40°的超聲波探頭、2個(gè)70°的超聲波探頭、1個(gè)0°的超聲波探頭和1個(gè)54°的超聲波探頭，用以檢測(cè)鋼軌頭部損傷，螺栓孔裂紋，軌頭、軌腰、軌底水平裂紋，焊縫傷損。該車采用輪式探頭，探頭與鋼軌表面為滾動(dòng)式接觸，探頭外部為柔軟的絕緣脂，具有較好的彈性，與鋼軌表面接觸較好，受鋼軌表面狀態(tài)影響小。探輪的拆裝方便，每更換一次外輪胎僅需10min，每只外輪胎可探測(cè)1600km。通過(guò)彩色顯示器，使操作人員協(xié)助計(jì)算機(jī)辨認(rèn)傷損。顯示屏可顯示傷損的位置、種類、傷損累計(jì)等，由打印機(jī)將最終結(jié)果打印出來(lái)。探傷車兩端有4只噴槍由計(jì)算機(jī)控制，根據(jù)預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)，噴槍將明顯的標(biāo)記噴涂到鋼軌外側(cè)的軌腰上。

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