鋼軌探傷車分類

按鋼軌探傷車檢測(cè)原理可分為電磁鋼軌探傷車和超聲波鋼軌探傷車兩類。

電磁鋼軌探傷車是根據(jù)非接觸通磁法檢測(cè)鋼軌傷損的，其最佳檢測(cè)速度為每小時(shí)30～70公里（最高可達(dá)100公里）這種車輛不能檢測(cè)鋼軌腰部和鋼軌接頭附近的鋼軌傷損。檢測(cè)核傷的最佳靈敏度僅為軌頭斷面積的20%～25%，所以已逐步被超聲波鋼軌探傷車所代替。

超聲波鋼軌探傷車是聯(lián)邦德國克勞特克萊默公司于1956年試制成功的。這種車輛利用超聲波法進(jìn)行鋼軌傷損探測(cè)，能夠探測(cè)鋼軌的軌頭和軌腰范圍內(nèi)（包括接頭附近）的疲勞缺陷和焊接缺陷，有的還能檢測(cè)擦傷、軌頭壓潰和波浪形磨耗，以及軌底銹蝕和月牙掉塊。這種車輛裝有自動(dòng)記錄設(shè)備，能把鋼軌傷損信號(hào)、里程信號(hào)和線路特征信號(hào)（橋梁、隧道、接頭、軌枕類別等）等記錄在同一紙帶或膠片上。根據(jù)記錄可分析確定傷損的大小和在鋼軌內(nèi)的位置，也可確定傷損所在的線路里程。此外，根據(jù)連續(xù)二次的記錄還可確定鋼軌傷損的發(fā)展速度和發(fā)展規(guī)律。超聲波鋼軌探傷車常用的檢測(cè)行車速度為每小時(shí)30～50公里，檢測(cè)核傷的最佳靈敏度約50平方毫米檢測(cè)軌腰裂紋的最佳靈敏度相當(dāng)于直徑為3毫米的鉆孔。

確定鋼軌傷損所在線路上的位置誤差最小達(dá)±10厘米。軌面不平和不潔會(huì)影響這種車輛的檢測(cè)靈敏度，特別是影響接頭附近傷損的檢出靈敏度。這種車輛冬季配合加熱器可在不低于－15[oc]情況下使用，水中添加防凍劑時(shí)工作溫度可更低，但大雪天仍不宜使用。

此外，各國還廣泛采用人工推進(jìn)的各種小型和便攜式鋼軌探傷儀。中國鐵路采用國產(chǎn)的配有三個(gè)不同角度探頭的超聲波鋼軌探傷小車，探傷效果很好。為提高檢測(cè)的技術(shù)水平，鋼軌探傷車正在向以下幾個(gè)方向發(fā)展：①用計(jì)算機(jī)處理記錄得到的探傷信號(hào)；②增加地面設(shè)施，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定里程；③改進(jìn)超聲波探頭經(jīng)過道岔轍叉時(shí)用手工操作起落的方法，實(shí)現(xiàn)不起落或自動(dòng)起落；④提高超聲波鋼軌探傷車的檢測(cè)速度和降低檢測(cè)費(fèi)用；⑤探索可實(shí)用的非接觸式檢測(cè)方法。

鋼軌軌頭內(nèi)部橫向疲勞裂紋（俗稱核傷）曾引起許多斷軌事故。1923年，美國鐵道工程協(xié)會(huì)（AREA）鋼軌委員會(huì)委托斯佩里公司研制檢測(cè)設(shè)備。1928年10月2日，斯佩里公司研制成功世界上第一輛鋼軌探傷車，并開始投入使用。此后，各種類型的鋼軌探傷車相繼出現(xiàn)。

大型鋼軌探傷車在國外發(fā)達(dá)國家的應(yīng)用已有四五十年的歷史，早已替代人工探傷設(shè)備，成為檢測(cè)在役鋼軌傷損的主要手段。由于超聲波檢測(cè)鋼軌疲勞裂紋和其他內(nèi)部缺陷具有靈敏度高、檢測(cè)速度快、定位準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，國內(nèi)外探傷車都采用超聲波探傷技術(shù) 。

鋼軌探傷車北美鐵路

美國SPERRY公司既是鋼軌探傷車制造企業(yè)，同時(shí)也提供鋼軌探傷檢測(cè)服務(wù)。北美地區(qū)及部分墨西哥鐵路鋼軌探傷任務(wù)主要由SPERRY公司和HERZOG公司承擔(dān)，SPERRY公司約占75%的市場(chǎng)份額，鋼軌探傷車保有量約100臺(tái)。由于北美地區(qū)冬季溫度較低，鐵路運(yùn)輸以貨運(yùn)為主，有大量有縫線路，因此北美地區(qū)探傷車均采用輪式超聲波傳感器。北美地區(qū)探傷車檢測(cè)速度為25～40km/h，絕大多數(shù)采取停頓式作業(yè)方式，即探傷車發(fā)現(xiàn)可疑傷損后立即停車，由探傷車操作員現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核，確認(rèn)后做標(biāo)記并通知鐵路維修部門，然后繼續(xù)檢測(cè)。因此實(shí)際平均檢測(cè)速度多在10km/h左右，單車年均檢測(cè)里程約2000km。北美地區(qū)探傷車車體主要采用公鐵兩用車，輪式傳感器的支撐伺服系統(tǒng)采用小車形式，懸掛在車下或尾部，不作業(yè)時(shí)收起小車，車輛可以在公路上正常行駛 。

鋼軌探傷車歐洲鐵路

瑞士SPENO公司承擔(dān)法國、瑞士及西歐多個(gè)國家的探傷車制造及鋼軌探傷檢測(cè)任務(wù)。自1984年起該公司陸續(xù)向歐洲、亞洲和非洲的多個(gè)國家出售探傷車約30臺(tái)。采用滑靴式超聲波傳感器，一般檢測(cè)速度40km/h，標(biāo)稱最高檢測(cè)速度可達(dá)70～90km/h。探傷車車體采用自帶動(dòng)力的鐵路標(biāo)準(zhǔn)車輛，車體腹部安裝獨(dú)立可收放的檢測(cè)小車。

英國EURAILSCOUT公司生產(chǎn)的探傷車在比利時(shí)、瑞士、德國、丹麥、意大利、挪威、荷蘭、西班牙等國使用，采用滑靴式超聲波傳感器，標(biāo)稱最高檢測(cè)速度可達(dá)100km/h。探傷車車體采用自帶動(dòng)力的鐵路標(biāo)準(zhǔn)車輛。為提高檢測(cè)速度，該公司最新開發(fā)的UST02型探傷車傳感器采用轉(zhuǎn)向架安裝模式，即將滑靴式超聲波傳感器安裝在非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架兩軸中間。美國SPERRY公司歐洲分公司（原隸屬英國國鐵，

在英國國鐵私有化過程中被SPERRY收購）主要服務(wù)英國鐵路，已逐步將業(yè)務(wù)拓展至歐洲大陸。與SPERRY美國公司完全不同，其技術(shù)路線沿用英國既有模式，采用自帶動(dòng)力的鐵路標(biāo)準(zhǔn)車輛，采用轉(zhuǎn)向架安裝模式，超聲波傳感器早期為滑靴式、后來逐漸過渡到輪式，檢測(cè)速度達(dá)到80km/h 。

鋼軌探傷車日本鐵路

日本鐵路探傷車主要為自產(chǎn)，另有少量澳大利亞進(jìn)口，探傷車車體均采用鐵路專用車輛，檢測(cè)速度為30～40km/h。日本探傷車具有探傷和軌形測(cè)量（測(cè)定磨耗等）雙重功能。生產(chǎn)探傷車的公司為TOKIMEC（東京計(jì)器）公司，采用滑靴式超聲波傳感器，檢測(cè)速度為40km/h，已在新干線等多條線路上運(yùn)用。自澳大利亞GEMCO公司進(jìn)口的探傷車采用輪式傳感器，最高檢測(cè)速度33km/h。單車年均檢測(cè)里程約5000km。歐洲、日本鐵路大多采用連續(xù)檢測(cè)模式，即對(duì)探傷車獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行事后處理，可疑傷損由人工另行復(fù)核 。

鋼軌探傷車其他國家

前蘇聯(lián)及東歐地區(qū)鐵路主要采用超聲波及電磁感應(yīng)方式進(jìn)行鋼軌探傷，探傷設(shè)備包括人工探傷小車、電磁感應(yīng)探傷車、大型超聲波探傷車。標(biāo)稱檢測(cè)速度70km/h，但實(shí)際投入使用的速度要低一些。冬季采用低溫耦合液及電加熱方式進(jìn)行探傷作業(yè)。澳大利亞及部分亞洲國家以大型超聲波探傷車為主要檢測(cè)設(shè)備，探傷車制造企業(yè)有SPENO澳大利亞公司和GEMCO公司，傳感器形式有輪式及滑靴式，檢測(cè)速度為25～40km/h，單車年檢測(cè)里程約2000～3000km，停頓式作業(yè)方式。以色列SCANMASTER公司生產(chǎn)的SFB-100型鋼軌探傷車檢測(cè)速度為70km/h，采用滑靴式超聲波傳感器加可變軌距檢測(cè)小車模式 。

我國從1989年開始嘗試引進(jìn)大型鋼軌探傷車。第一臺(tái)探傷車是從澳大利亞GEMCO公司引進(jìn)的，但是該設(shè)備一直未能達(dá)到合同要求的技術(shù)指標(biāo)。1993年開始從美國PandrolJackson公司（股權(quán)兩度變化，該業(yè)務(wù)由SPERRY公司掌握）引進(jìn)SYS-1000型探傷車，

于1994年成功投入使用，檢測(cè)速度40km/h；2000年以后，SPERRY公司在SYS-1000型檢測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)了Frontier型檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)速度達(dá)60km/h；近年來，

SPERRY公司針對(duì)中國鐵路最新開發(fā)了1900型檢測(cè)系統(tǒng)，在聲學(xué)設(shè)計(jì)上借鑒我國鐵路小型鋼軌探傷儀的技術(shù)特點(diǎn)，增加偏轉(zhuǎn)70°超聲波探頭，以期提高對(duì)軌頭核傷的檢測(cè)能力；探輪直徑由6.5英寸改為9英寸，以減小超聲波輪內(nèi)聲程。截至2010年12月，我國鐵路在役鋼軌探傷車26臺(tái)，

其中40km/h等級(jí)4臺(tái)、60km/h等級(jí)22臺(tái)（含8臺(tái)60km/h升級(jí)改造車）；4臺(tái)采用SYS-1000系統(tǒng)，17臺(tái)采用Frontier系統(tǒng)，5臺(tái)采用1900系統(tǒng)。2000年以來，我國鐵路探傷車的應(yīng)用日益成熟，管理逐步規(guī)范。根據(jù)2010年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全路探傷總里程28.36萬km，單車年均檢測(cè)里程超過1萬km，運(yùn)用效率大大超過歐美鐵路。轉(zhuǎn)向架安裝模式機(jī)械結(jié)構(gòu)在英國鐵路已成熟應(yīng)用多年，為進(jìn)一步提高探傷檢測(cè)速度，2007—2008年，在中國鐵路對(duì)轉(zhuǎn)向架安裝模式探輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步試驗(yàn)，最高試驗(yàn)速度達(dá)107km/h；2009—2010年，以美貸二期引進(jìn)的首臺(tái)探傷車為平臺(tái)，組織有關(guān)單位合作開展基于轉(zhuǎn)向架安裝模式和1900型檢測(cè)系統(tǒng)的探傷檢測(cè)試驗(yàn)，試驗(yàn)進(jìn)行三輪，并與探傷小車模式進(jìn)行部分對(duì)比，初步驗(yàn)證這種技術(shù)組合具有80km/h的檢測(cè)能力，為轉(zhuǎn)向架安裝模式結(jié)構(gòu)優(yōu)化奠定了較好基礎(chǔ) 。

鋼軌探傷車檢測(cè)速度定位

根據(jù)世界鐵路鋼軌探傷車技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，按照經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的原則確定我國鐵路鋼軌探傷車的檢測(cè)速度定位。對(duì)既有客貨共線鐵路，隨著鐵路貨車提速，探傷車?yán)硐霗z測(cè)速度應(yīng)定位在80～100km/h，探傷車檢測(cè)不至于對(duì)運(yùn)輸秩序造成太大影響，便于編入運(yùn)行圖實(shí)現(xiàn)周期性探傷。對(duì)于高速鐵路而言，探傷車100km/h的檢測(cè)速度相對(duì)動(dòng)車組而言差距仍很大，不可能安排在客車流里上道，必須安排在夜間天窗時(shí)間檢測(cè)，這種情況下，80～100km/h檢測(cè)速度能夠適應(yīng)高速鐵路的維修管理模式。因此，未來鋼軌探傷車速度目標(biāo)值應(yīng)定位在80～100km/h 。

鋼軌探傷車傳感器的選擇

從國外應(yīng)用可以看出，輪式傳感器對(duì)線路的適應(yīng)性好，特別是有縫線路或軌頭形態(tài)不良（如嚴(yán)重側(cè)磨）的情況；滑靴式傳感器對(duì)軌頭形態(tài)的要求相對(duì)苛刻，側(cè)磨和軌縫都會(huì)導(dǎo)致滑靴失水而破壞耦合，影響檢測(cè)效果。由于滑靴式傳感器耦合水消耗量大且需在滑靴和鋼軌之間保持流動(dòng)的水膜，在我國北方寒冷地區(qū)冬季使用非常困難。因此，滑靴式傳感器更適合在我國長江流域及以南地區(qū)的線路使用。人們過去普遍認(rèn)為滑靴式傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)速度更高，可達(dá)100km/h以上，輪式技術(shù)一度被認(rèn)為無法突破40km/h，這也是歐洲地區(qū)普遍選擇滑靴式傳感器的原因。但是，隨著技術(shù)的發(fā)展，美國SPERRY公司通過改進(jìn)輪式傳感器結(jié)構(gòu)，已經(jīng)使檢測(cè)速度得到較大提高，其最新的1900系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試速度已達(dá)80～120km/h，滑靴式傳感器在速度上的優(yōu)勢(shì)正在逐漸喪失。我國鐵路已投入使用的探傷車均采用輪式傳感器，多年的使用證明其在我國鐵路具有良好的適應(yīng)性。因此，未來我國鐵路探傷車發(fā)展仍應(yīng)以輪式傳感器為主，滑靴式傳感器可作為檢測(cè)手段的補(bǔ)充 。

鋼軌探傷車安裝模式

世界范圍內(nèi)超聲傳感器的安裝模式主要有2種：檢測(cè)小車模式和轉(zhuǎn)向架安裝模式。2種安裝模式各有特點(diǎn)。（1）轉(zhuǎn)向架安裝模式檢測(cè)速度略高。從歐洲數(shù)據(jù)看，轉(zhuǎn)向架安裝模式檢測(cè)速度能達(dá)80～100km/h；我國均采用檢測(cè)小車模式，檢測(cè)速度為40～60km/h；SPENO和SCANMASTER的檢測(cè)小車模式檢測(cè)速度為70km/h。（2）檢測(cè)小車模式傳感器對(duì)中機(jī)構(gòu)要求稍低。檢測(cè)小車采用變軌距結(jié)構(gòu)，對(duì)傳感器對(duì)中機(jī)構(gòu)要求稍低；轉(zhuǎn)向架安裝模式采用定軌距設(shè)計(jì)，對(duì)傳感器對(duì)中機(jī)構(gòu)伺服性能要求較高。（3）安全性方面各有優(yōu)劣。檢測(cè)狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向架安裝模式由于固定軌距并有車體重量加壓，其防脫軌性能優(yōu)于檢測(cè)小車模式。運(yùn)行狀態(tài)下，檢測(cè)小車模式檢測(cè)小車收起并鎖定后探傷車類似普通車輛，安全性較高；轉(zhuǎn)向架安裝模式由于車下支持探輪的機(jī)械結(jié)構(gòu)不能與轉(zhuǎn)向架軸箱分離，運(yùn)行時(shí)也承受沖擊載荷，且運(yùn)行速度一般高于檢測(cè)速度，因此，運(yùn)行時(shí)沖擊作用更強(qiáng)，機(jī)械部件疲勞強(qiáng)度受到挑戰(zhàn)。我國鐵路已成熟運(yùn)用的檢測(cè)小車模式運(yùn)行速度仍維持在60km/h，今后重點(diǎn)探索轉(zhuǎn)向架安裝模式80～100km/h的應(yīng)用前景。為提高安全性和減少機(jī)械部件疲勞，需對(duì)轉(zhuǎn)向架安裝模式機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 。