王晔
内蒙古伊泰呼准铁路有限公司 010300
摘要：在我国铁路运输过程中，钢轨便携式检测仪对于保证运输的安全性具有非常重要的意义。钢轨便携式检测仪自主化超声系统在硬件设计、软件信息处理、伤损识别、辅助设计等多个层面都可以被应用。随着技术水平的提升，相关检测设备也在不断增多，提升了自主化超声系统在钢轨便携式检测仪中的应用效果，对其拓展使用频率，保证铁路运行的稳定性和安稳性等发挥了非常重要的作用。基于此，本篇文章对铁路钢轨焊缝超声波探伤技术及便携式检测仪器进行研究，以供参考。
关键词：铁路钢轨焊缝；超声波；探伤技术；便携式检测仪器
引言
在铁路运营中，钢轨起着支撑列车的作用。在列车运行过程中，钢轨不断受到摩擦、挤压、弯曲和冲击作用，再加上钢轨内部隐藏的核伤，会导致钢轨突然断裂，可能造成脱轨、倾覆等重大事故的产生。因此，铁路系统要求定期对在役钢轨进行检测，以降低事故发生几率。本文针对在役钢轨可能出现的断轨、裂缝、核伤等情况，利用超声波技术设计一款钢轨无损检测系统。超声波试验是通过电脉冲激发换能器的超声波测压器，使其发出超声波。定向发射的超声波束会传播到要测量的零件中，并在遇到缺陷时进行反射、传递和衰减。利用超声波反射和传输特性，通过接收回波信号对损伤进行评估。
1探伤原理
探伤是一种非破坏性检测方法，能够在不损伤被测件的前提下掌握其内部质量情况。在探伤技术体系中，超声波检测技术已取得广泛应用，其依托于超声波的传播原理，在传播途径中遇界面时将发生反射，并由指定装置接收反射波，从而以此来揭露被测件的内部缺陷。当前，超声波探伤原理包含如下三类：（1）脉冲反射检测原理。超声波向被测件发射超声波，在传播途中若遇两种介质不同的交界面，则会出现反射现象；由于其仅需配置一个探头即可，因此可实现同步接收。（2）脉冲投射检测原理。在被测件的两侧分别设置发射探头和接收探头，通过脉冲波穿透被测件而实现检测。（3）共振法检测原理。被测件的厚度为关键参数，在该值达到超声波半波长的整数倍时，便会发生共振；在此基础上，可通过确定相邻共振差而得到工件厚度；同时能根据厚度来判断工件内部质量是否存在缺陷。
2便携式检测仪的应用对比
要想对钢轨便携式检测仪自主化超声系统的功能及特性进行验证，就需要做好对比工作，对目前正在应用的系统与未来即将被使用的自动化超声系统之间的运行情况进行分析。在具体的分析中可以利用实验的方式进行，如安装实验系统，对系统具体的运行情况进行观察，最终对两个系统的收据和信息进行收集和对比，这样不仅方便了系统之间的对比分析，还能够迅速地了解自动化系统应用的高超之处。分为间距扫查对比和伤损识别对比。
3便携式检测仪的应用分析
3.1便携式轴箱加速度检测系统的运用
利用轴箱加速度可以在早期诊断轨道短波病害，有助于铁路工务人员制订针对性养护措施，精准消除病害，抑制轨道短波病害进一步发展。中国国家铁路集团基础设施检测中心在综合检测列车上安装了车辆加速度检测系统，是利用轴箱加速度检测轨道短波状态的专业设备，定期对我国高速铁路线路进行检测，评价轨道短波状态。铁路工务人员根据评判结果对轨道病害进行现场复核、整治，取得了良好的应用效果。便携式轴箱加速度检测系统可以通过便携式采集装置实现了小型化设计，集成度高，实现了轴箱加速度信号的同步采集、数据预处理、波形显示、存储分析等。该系统易于安装维护，检测精度高，可以有效地进行轴箱加速度检测并对轨道短波不平顺进行评判。
3.2钢轨波磨自动化检测系统的运用
目前测量钢轨波磨的主要方法是接触式测量和非接触式测量。其中德国Vogel公司研发的SKM1就是以接触式测量的方式去测量数据，它采用轨地面进行机械定位，因此只能用于特定规格的钢轨测量。美国IEM公司研发的激光轨道轮廓仪是通过非接触测量的方式测量数据，这类装置使用非接触激光传感器测量技术，可完整测量轨头横断面磨损，具有体积小、轻便携带等优点，但分辨率和精度较低。目前由于高精度测量传感器的出现，使得弦测法这种适用于对测量精度有一定要求的方法得到普遍应用。弦测法主要有两点弦测法与三点弦测法组成，两者原理大致相似。本文主要介绍三点弦测法。测量装置固定在待测钢轨上方，装置的两端构成一根弦，装置上设计有可左右移动测量弦到轨面距离的传感器。
3.3焊缝轨头探伤
要精准确定轨道顶面的检测范围，可以用探头在该处纵向移动扫查。而考虑到探头接触面积偏小的局限性，宜采取偏角纵向移动的方式，以便全面地扫查焊缝轨头。在焊缝轨头的探测工作中，探头与焊缝中心的间距以80mm为宜。当焊缝缺陷直径小于超声束宽度时，就可以在缺陷和钢筋两处同步发生超声束反射现象，而对应至荧光屏中，则可以同时显示缺陷波与焊筋轮廓波；当焊缝缺陷直径大于超声束宽度时，显示结果会有所不同，荧光屏只显示缺陷波。
3.4点式激光对中系统
点对点激光传感器对中间系统由激光位移传感器、控制计算机、伺服单元、电筒、手动控制器等组成。点激光位移传感器位于轨道表面下方75mm处，以避免轨道磨损。同时，对于曲线超高问题，添加坡度补偿系统以将测量的数据传输到控制计算机。控制计算机，根据激光位移传感器传输的轨道位置数据计算当前传感器与轨道之间的距离。由于激光位移传感器与超声波传感器安装时位置相对固定，因此可以根据传感器与钢轨之间的距离计算超声波传感器与轨道中心线之间的间隙，根据间隙，控制计算机可以使用相应的控制算法获得相应的控制量。控制量传递给伺服装置，伺服装置根据获得的驱动量驱动电动缸，电动缸驱动超声波探头沿减小偏差的方向移动相应距离，使超声波探头与轨道中心线重合。
4探伤过程注意事项
1）扫查速度与力度。移动速度以10m/s以内较为合适，若速度超出该值，则易出现漏检的情况；此外，需向探头施加适当的压力，以确保探伤灵敏度可维持在合理的区间内，避免灵敏度失稳。2）探伤灵敏度的调节。调节工作应在正式探伤前完成，在合理设定灵敏度后，有助于提高损伤检出率。3）探伤扫查宽度。在钢轨焊缝的探伤工作中，应做到全宽度扫查，从而保证结果的准确性。4）探测面周边的探伤。以单探头的方式为宜，或根据需求采取组合探头的方法。焊缝并非钢轨的主体结构，而是连接钢轨的纽带，该部分更易出现损伤，因此需加大探测的力度。同时，除了焊缝自身外，还需考虑周边结构，以便全面掌握缺陷情况。
结束语
综上所述，我国关于便携式检测仪器在钢轨便携式检测仪当中的应用，在速度上实现了大幅度的提升，而且所使用的系统也均从国外引进，先进性极强。希望能够通过实践应用和探究，强化自主检测系统的地位，加速实现我国钢轨便携式检测仪的损伤智能识别方面的研究成效，这对于促进我国铁路运输事业的发展具有非常重要的推动意义。
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