内蒙古伊泰准东铁路有限责任公司内蒙古鄂尔多斯市010300
摘要：大型钢轨探伤车在国外发达国家的应用已有四五十年的历史，早已替代人工探伤设备，成为检测在役钢轨伤损的主要手段。由于超声波检测钢轨疲劳裂纹和其他内部缺陷具有灵敏度高、检测速度快、定位准确、经济性好等优点，目前国内外探伤车都采用超声波探伤技术。基于此，本文主要对钢轨探伤车对轨头核伤检测能力进行分析探讨。
关键词：钢轨探伤车；轨头核伤；检测能力；分析
1、前言
随着铁路运输发展，高效率的钢轨探伤车承担起了越来越多的探伤检测任务，尤其在高铁线路、高原线路上，由于区间里程长、环境恶劣等原因造成人工探伤作业困难，将主要采用钢轨探伤车进行探伤。无论是钢轨探伤车还是钢轨探伤仪，探伤结果的可靠性非常重要。笔者以钢轨轨头核伤为例，对钢轨探伤车的轨头核伤检测能力作一分析。
2、探伤车超声检测系统及其核伤检测原理
核伤可导致钢轨横向断裂，是最危险的钢轨疲劳缺陷之一。西方国家铁路以无缝线路为主，钢轨缺陷主要为核伤，多数国家在核伤面积超过轨头面积３０％以上时才要求换轨，法国甚至放宽到５５％才换轨，而我国的标准要求比国外要严得多，只要确认是伤，就要求必须换轨。
2.1钢轨超声检测系统
钢轨超声检测系统是以钢轨伤损为探伤对象的检测系统，分为超声电子系统与探轮支持机构两大部分，其中超声电子系统包括超声探轮组件、数据采集及处理系统和控制显示计算机系统等。探轮支持机构安装在检测车２位端的转向架轴箱上，是超声探轮组件的载运安装平台。超声探轮组件是超声发射接收的基本单元，安装在探轮支持机构上，主要完成超声检测过程中的电能和声能转化，目前ＧＴＣ－８０型探伤车每股钢轨有１５个超声通道。数据采集及处理系统安装在电子系统柜内，主要控制超声的发射、接收和超声信号的采集及数据处理。控制显示计算机系统以网络模式与数据采集机处理系统通信，主要负责空间转换、伤损自动识别，并将识别后的伤损数据以Ｂ型图的形式实时显示给操作员。该系统能够对轨头核伤、螺孔裂纹等进行在线实时检测。
2.2探伤车轨头核伤检测原理及其Ｂ型图
钢轨探伤车使用超声探轮模式进行钢轨伤损在线检测。每一个探轮内都有三个７０°晶片，折射进入钢轨的超声横波声束折射角约为７０°，扩散角较大，对同一点处的轨头伤损随着车辆的运行会进行多次检测，并且由于扩散角大造成对核伤的取向不是特别敏感，甚至垂直的伤损也能够发现，其检测原理如图１所示。图１（ａ）中△１点发射的超声在伤损的△Ａ１点反射回来并在Ｂ型图中描绘在△Ａ１点上，同样△２点、△３点处发射的超声也在Ｂ型图的△Ａ１、△Ａ３处描绘一个点，这样经过多个点超声发射和采样，超声检测系统就完成了轨头核伤的探伤检测，并且其Ｂ型图中的伤损走势和实际的伤损走势基本一致。
取钢轨超声声程（探轮内声程折算到钢轨中）１００μｓ，探头频率２．２５ＭＨｚ，则统一到超声检测灵敏度为φ４ｍｍ平底孔当量时，探伤车检测灵敏度还需补偿２０ｌｏｇ１０ｐｂ/ｐａ≈１０ｄＢ。
考虑探伤车为动态检测，伤损在间隔采样和自动识别时会降低检测灵敏度，还需要补偿检测灵敏度６ｄＢ（试验测算在最低标定灵敏度的基础上增加６ｄＢ时，探伤车在最高检测速度下形成３点连续报警反射，能够有效识别）。此时按这个试块测算出的灵敏度探伤车与探伤仪相同。
3.2探伤车超声检测系统动态标定
铁路局设置探伤车动态标定试验线路，满足等速动态标定要求。人工缺陷钢轨试块必须铺设在直线段。采用５０ｋｇ／ｍ或６０ｋｇ／ｍ钢轨，钢轨表面和轨底无锈蚀，轨头垂直磨耗和侧面磨耗均小于３ｍｍ。人工缺陷钢轨试块左右股各１０根连续铺设，每根钢轨长度不短于１２．５ｍ、各设置不少于一个人工模拟缺陷。动态标定时，探伤车按最高检测速度对试验线路的人工伤损钢轨进行连续不间断１０次检测，统计平均检出率、误报率。若平均检出率大于８０％且平均误报率小于２０％，则标定合格。
3.3探伤车灵敏度设置及伤损分级报告
3.3.1灵敏度设置
探伤车动态标定必须合格，然后在实际使用检测过程中先调出超声杂波，之后再减去３ｄＢ作为检测灵敏度值。即使用设备的最大检测能力灵敏度。
3.3.2伤损分级报告
探伤车的灵敏度设置是在合格检定的基础上使用设备的最大能力进行检测，这样的检测会增加设备的误报，实际检测的误报率将远大于２０％，但同时也提高了小伤损的检测能力。这样检测的优点是提高检测能力，缺点是误报率高，失去了定性定量依据。因此在最新的运用管理办法中将探伤车的伤损称为报警，并分三级，这三级报警均经过了操作员的判断认为可能是伤损并出具伤损报警报告，为探伤仪的复核判断提供依据，并最终由探伤仪复核后定量定性。
（1）探伤车伤损的分级原则和量值依据
探伤车一级至三级报警均是探伤车超声检测系统经过自动识别并报警之后的Ｂ型图。探伤车一级报警为在应出伤损的位置有伤损波的反射报警，但没有形成伤损形态走势；探伤车二级报警为在应出伤损的位置有伤损波的反射报警，初步形成伤损走势；探伤车三级报警为在应出伤损的位置有多通道伤损波的反射报警，并且确认不是干扰波和特殊钢轨内部形态形成的非伤损波。
（2）探伤车伤损分级与探伤仪复核对照原则探伤车一级报警：探伤仪按照正常检测灵敏度不易复核出来；探伤车二级报警：探伤仪按照正常灵敏度认真复核能够复核出来；探伤车三级报警：探伤仪在正常调整灵敏度的情况下肯定能够复核出来（或有反射报警）。
（3）探伤车伤损的周期检测动态变化原则
所有报警一旦复核确认是伤损，必须报线路维修进行下一步处理。探伤车三级报警复核后必须是“确认是伤损、干扰波或线路固有结构体反射”，一旦确认不是伤损，在下次检测中该处即使再出现此类较强反射也不判为伤损报警，但探伤车检测和数据分析人员对复核结果有怀疑的例外。探伤
车二级报警复核后没有确认是伤损，并且确认没有干扰波的情况下，如果下次检测时该处没有反射或反射波形没有发展，降为一级或不再判为伤损；如果下次检测时该处伤损图形有进一步发展，则可以维持二级报警或升为三级报警。探伤车一级报警在复核后没有确认是伤损，如果下次检测时该处没有反射或反射没有发展，可以不再判断该处为伤损；如果下次检测时该处反射图形有进一步发展，可根据发展情况维持一级报警或升级为二级报警。
4、结语
钢轨探伤车的探伤检测属定性检测，检测速度快，在目前的探伤车标准体系模式和运用管理模式下，其轨头核伤的检测灵敏度不低于《钢轨探伤管理规则》中钢轨探伤仪对轨头核伤检测时设定的检测灵敏度。分析多年来的探伤车检测数据，在满足探伤条件的情况下，未发生过因灵敏度能力不足而漏检较大轨头核伤的事例。
参考文献
[1]徐其瑞，刘峰.钢轨探伤车技术发展与应用[J].中国铁路，2011(7)
[2]石永生，李培，钟旭峰，等．钢轨踏面斜裂纹与轨头核伤的Ｂ型图对比分析[J]．铁路技术创新，2012（1）：92-95．