有關(guān)鐵路車輛輪對檢測技術(shù)綜述

有關(guān)鐵路車輛輪對檢測技術(shù)綜述 有關(guān)鐵路車輛輪對檢測技術(shù)綜述 摘 要 近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的開展和社會的進(jìn)步，人民群眾的生活水平不斷提高，對國家各類根底設(shè)施的要求也不斷提高，為了滿足廣闊人民群眾不斷增長的需求，國家加大了對根底設(shè)施的投資和建設(shè)力度。鐵路是滿足我國廣闊人民群眾出行和運(yùn)輸?shù)闹匾煌ǚ绞?，我國鐵路建設(shè)取得了重大進(jìn)步，為了保證鐵路運(yùn)輸?shù)钠桨残?，必須掌握鐵路車輛故障的檢查技術(shù)狀況，了解車輛輪對的靜態(tài)檢測技術(shù)以及動態(tài)檢測技術(shù)。 關(guān)鍵詞 鐵道車輛；靜態(tài)檢測；動態(tài)監(jiān)測 中圖分類號U28 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-670898-0067-02 車輛能夠保證正常運(yùn)行的最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)即為車輛輪對的正常工作，車輛輪對不僅會影響到車輛的荷載能力還會對車輛的通行速度和其他各個方面產(chǎn)生非常重要的影響，因此對車輛輪對進(jìn)行故障易發(fā)生部位的分析以及總結(jié)輪對故障的各種檢測技術(shù)就顯得非常重要。輪對檢查技術(shù)作為確保鐵路車輛在運(yùn)行過程中重要的組成局部，必須引起高度的重視，否那么，一旦出現(xiàn)問題將會引發(fā)非常嚴(yán)重的后果。 1 輪對故障易發(fā)生部位以及檢測方法 為了有針對性的進(jìn)行輪對的檢查和維護(hù)工作，減少在時間和金錢方面不必要的損耗同時也能夠降低平安事故的發(fā)生頻率，提高平安系數(shù)，就應(yīng)該及時對輪對容易發(fā)生故障的部位進(jìn)行研究和總結(jié)，這樣才能夠盡早發(fā)現(xiàn)問題并使問題及時得到解決，以免釀成大禍。為此，相關(guān)工作人員展開了針對某一段鐵路運(yùn)輸過程中的故障統(tǒng)計(jì)工作，并獲得以下發(fā)現(xiàn)：經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，該運(yùn)輸路段每年因輪對發(fā)生故障而影響車輛正常運(yùn)行的案例到達(dá)2812起之多，其中，包括486起車輪踏面損傷故障，252起輪輞裂損故障，1894起車輪輻板裂損故障，171起車輪各部磨耗過限故障以及其他因不同原因引起的各類故障9起。從以上發(fā)現(xiàn)中可以得知車輪輪對故障能夠嚴(yán)重影響到鐵路車輛的正常運(yùn)行，很容易引發(fā)平安事故，造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，不但會對人民群眾的正常生活造成影響而且會對國家的利益和政府的形象造成威脅，因此，輪對故障問題必須得到各方面的高度重視，及時將平安隱患扼殺在搖籃中，防止釀成大禍。 為了對輪對故障進(jìn)行有效的控制，以便能夠有效提高列車的運(yùn)行質(zhì)量，必須對列車車輪故障檢測技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。車輛輪對參數(shù)的測量方法主要包括兩大類，即靜態(tài)檢測法和動態(tài)檢測法。靜態(tài)檢測法主要是針對車輛在檢修過程中進(jìn)行的測量工作。而動態(tài)檢測法主要針對車輛在運(yùn)行過程時進(jìn)行的測量工作，通常也可以成為車輛輪對的在線測量工作。靜態(tài)檢測和動態(tài)檢測技術(shù)主要包括以下幾個重要方面：1便攜式測量方式。這種測量方式主要對輪對的幾個或者單一的幾何尺寸展開測量工作，主要工具為各種傳感器。此類測量方法優(yōu)勢明顯出，不但操作簡單而且方便使用，但是同時缺點(diǎn)也很突出，主要存在測量參數(shù)不夠全面和測量自動化的程度較低等各種問題，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該結(jié)合具體情況進(jìn)行綜合性的考慮，及時地躲避缺點(diǎn)，將該測量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揚(yáng)光大；2接觸式自動測量方式。這一測量方式能夠支起輪對并且推動其旋轉(zhuǎn)，對幾何尺寸的測量工作主要可以采用多種接觸式傳感器。此類測量方法存在著進(jìn)行接觸式的測量容易引發(fā)接觸式傳感器的毀壞；3非接觸測量方式。這類測量方式主要采用CCD技術(shù)和激光傳感技術(shù)，不斷能夠?qū)崿F(xiàn)車輛輪對的在線測量工作，同時還具備非接觸和檢測速度快的優(yōu)點(diǎn)，因而可以被實(shí)際運(yùn)用到各種車輛輪對的檢測工作中去。 2 輪對故障的靜態(tài)檢測技術(shù) 我們已經(jīng)分析和總結(jié)了常見車輪輪對故障的發(fā)生位置和表現(xiàn)形式，針對不同故障的發(fā)生位置和表現(xiàn)形式需要有不同的處理方法，相關(guān)方面的檢查和維護(hù)人員應(yīng)該采取不同的檢測技術(shù)。車輛輪對靜態(tài)檢測技術(shù)能夠使鐵路車輛輪對被置于檢測檢修的過程中，使輪對脫離機(jī)車，并用相應(yīng)的檢測儀器或者裝置對其進(jìn)行測量工作。具體的靜態(tài)檢測技術(shù)主要包括以下幾個方面。 2.1專用卡尺法 目前國際上的卡尺法多采用LLJ-4型號的鐵路車輛車輪第四種檢查儀，這種檢查儀器在操作方面具有簡單方便的優(yōu)點(diǎn)，但是在另一方面也存在著很大的缺點(diǎn)，即其游標(biāo)讀數(shù)很容易受到測量者人為因素的影響，使其精確性受到干擾。 2.2基于平行四邊形機(jī)構(gòu)的輪對自動測量裝置 該輪對自動測量裝置主要以平行四邊形機(jī)構(gòu)為根底，能夠?qū)囕喬っ娴闹睆?、擦傷以及磨耗等各種參數(shù)同時進(jìn)行測量。在較為理想的情況下，對系統(tǒng)中的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行測量，并將平行四邊形機(jī)構(gòu)中測量尺的邊緣局部置于踏面滾動圓上，此時，踏面滾動圓與內(nèi)側(cè)面的距離保持為70毫米，踏面直徑即為測量尺與鋼軌之間的距離。使用測量機(jī)構(gòu)對車輪進(jìn)行測量，將理論波形通過激光位移傳感器記錄下來，能夠發(fā)現(xiàn)此理論波形呈現(xiàn)形式為梯形，之后便可進(jìn)行比擬測量工作，可得出彈面任意點(diǎn)的直徑應(yīng)為：D被測j=D被測j+j。在此式子中，D被測j代表被測車輪踏面任意一點(diǎn)的直徑，D被測j代表標(biāo)準(zhǔn)車輪對應(yīng)點(diǎn)的直徑，j那么代表被測車輪與對應(yīng)點(diǎn)直徑的差額。平行四邊形測量機(jī)構(gòu)上測量尺的平動主要由三個參數(shù)的差值所引起，這一差值能夠直接通過激光位移傳感器測量得出。一旦檢測到踏面發(fā)生擦傷或者剝離的情況，那么測量尺便會發(fā)生相應(yīng)的移動，且其移動方式主要為局部移動。經(jīng)過相關(guān)專業(yè)人員的進(jìn)一步分析，便可以獲取輪對踏面的擦傷深度、擦傷長度以及剝離長度等幾何尺寸?；谄叫兴倪呅蔚妮唽ψ詣訙y量裝置的測量周期為40s，且各個局部的測量誤差較小，能充分確保測量的精確性，輪徑保持在0.3mm以下，輪緣厚度的誤差保持在0.4mm以下，踏面磨耗的誤差保持在0.2m以下。在對輪對進(jìn)行檢修時，需要將車輪從機(jī)車上卸下，然后才能方便使用相應(yīng)的檢測儀器或者裝置展開測量工作。 3 車輛輪對動態(tài)檢測技術(shù) 進(jìn)行鐵路車輛的輪對檢查工作時，除了可以采用車輛輪對靜態(tài)檢測技術(shù)以外，還可以采用車輛輪對動態(tài)監(jiān)測技術(shù)。車輛輪對動態(tài)檢測技術(shù)主要指在鐵路運(yùn)行過程中對車輪展開的測量工作，當(dāng)前國內(nèi)外主要講以下方法應(yīng)用到車輛輪對動態(tài)檢測技術(shù)中。 3.1超聲遙測檢測裝置 超聲遙測檢測裝置屬于輪對參數(shù)自動化檢測裝置，由俄羅斯聯(lián)邦鐵路于上個世紀(jì)九十年代研制成功，這一裝置采用超聲檢測能夠在非接觸狀態(tài)下進(jìn)行車輛輪對的檢測工作。當(dāng)鐵路車輛的運(yùn)行速度低于每小時5km時，距離車輪各個外表的距離能夠由超聲遙測傳感器測量獲得，對這一數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理后，便能夠獲得關(guān)于鐵路車輛的車輪直徑、輪緣厚度、踏面磨耗和垂直磨耗等各種參數(shù)。采用超聲遙測檢測裝置進(jìn)行測量獲取的各局部測量數(shù)據(jù)誤差也比擬小，輪徑誤差保持在1mm以下，輪緣厚度誤差保持在0.5mm以下，踏面磨耗的誤差保持在0.3mm以下。這一檢測裝置具有所獲取的檢測值相對精準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，但是，除此之外，還存在著檢測裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜和安裝調(diào)試難度較大的缺點(diǎn)。 3.2加速度峰值評法 車輪踏面損傷檢測裝置由日本于上個世紀(jì)90年代研制成功，在鋼軌座處安裝兩個相同的加速度傳感器，使這兩個加速度傳感器的半輪周長為S的1/2，并對其前后1/4周長的振動進(jìn)行測量。車輪踏面損傷檢測裝置不斷能夠檢測踏面損傷，還能夠?qū)囕v通過測點(diǎn)的速度進(jìn)行測量。但是由于該測量系統(tǒng)存在因?yàn)檐囕喬っ鎿p傷而引起沖擊波形和鋼軌的共振波形發(fā)生重疊的現(xiàn)象，也就使得加速度峰值很難對車輪踏面損傷程度作出全面的反映。 3.3基于圖像的自動檢測方法 為了提高車輛運(yùn)行的平安系數(shù)，降低交通事故的發(fā)生頻率，保證人民群眾的生命財產(chǎn)平安和國家的經(jīng)濟(jì)社會利益免受威脅和損害，國外的許多國家在基于圖像處理方法的自動檢測設(shè)備方面都已經(jīng)取得了很大的成功。近年來，我國也不斷加強(qiáng)在這一方面的投資力度和研究力度并取得了一定的成果。高速列車輪對自動檢測系統(tǒng)的原理及實(shí)施方案以及基于圖像的輪對在線動態(tài)監(jiān)測應(yīng)用研究是我國在基于圖像處理方法方面的具有代表性的例子。國際上基于圖像檢測方法的方法和裝置主要包括以下幾個方面：1車輪踏面形狀自動測定裝置。這一裝置由日本于上個世紀(jì)90年代研制成功。測量裝置主要包括激光束、CCD、車輪檢測器、同步檢測傳感器和遮光板等局部。在車輪通過時進(jìn)行激光照射，通過使用光電傳感器對車輪的輪緣進(jìn)行捕捉，并且采用高速隨機(jī)光柵進(jìn)行攝影使畫面能夠清晰地記錄下來；2德國于上個世紀(jì)80年代研制成功的輪對自動診斷裝置。這一裝置能夠?qū)⒖p隙光光帶投射到車輪上形成可供簡單識別的輪廓，同時使用攝像機(jī)捕捉光束，以便得出輪緣厚度和踏面磨損等參數(shù)。除此之外，還有其他國家的研究成果，這里就不再論述。 4結(jié)論 車輛輪對動靜態(tài)檢測技術(shù)應(yīng)用到鐵路車輛輪對的檢查工作中能夠及時發(fā)現(xiàn)車輪踏面和輪緣的損耗程度，從而對車輪的磨損狀況做到及時地掌握，以便及早地進(jìn)行車輪的維修和養(yǎng)護(hù)工作，防止給鐵路正常運(yùn)輸造成影響，為人民群眾的生產(chǎn)和生活提供方便。 參考文獻(xiàn) 【1】任宏偉，李聲.基于圖像的輪對在線動態(tài)監(jiān)測應(yīng)用研究J.機(jī)動車輛工藝，2021. 【2】馮其波，崔建英，劉依真.基于平行四邊形機(jī)構(gòu)的車輪幾何參數(shù)自動測量的方法的研究J.機(jī)械工程學(xué)報，2021. 【3】李習(xí)橋，張建功.高速列車輪對自動檢測系統(tǒng)的原理及實(shí)施方案J.電力機(jī)車與城軌車輛，2021. 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