有關(guān)鐵路車輛輪對(duì)檢測(cè)技術(shù)綜述

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1、有關(guān)鐵路車輛輪對(duì)檢測(cè)技術(shù)綜述 有關(guān)鐵路車輛輪對(duì)檢測(cè)技術(shù)綜述 摘 要 近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展和社會(huì)的進(jìn)步，人民群眾的生活水平不斷提高，對(duì)國(guó)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(zhǎng)的需求，國(guó)家加大了對(duì)根底設(shè)施的投資和建設(shè)力度。鐵路是滿足我國(guó)廣闊人民群眾出行和運(yùn)輸?shù)闹匾煌ǚ绞剑覈?guó)鐵路建設(shè)取得了重大進(jìn)步，為了保證鐵路運(yùn)輸?shù)钠桨残裕仨氄莆砧F路車輛故障的檢查技術(shù)狀況，了解車輛輪對(duì)的靜態(tài)檢測(cè)技術(shù)以及動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)。 關(guān)鍵詞 鐵道車輛；靜態(tài)檢測(cè)；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 中圖分類號(hào)U28 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-670898

2、-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(duì)的正常工作，車輛輪對(duì)不僅會(huì)影響到車輛的荷載能力還會(huì)對(duì)車輛的通行速度和其他各個(gè)方面產(chǎn)生非常重要的影響，因此對(duì)車輛輪對(duì)進(jìn)行故障易發(fā)生部位的分析以及總結(jié)輪對(duì)故障的各種檢測(cè)技術(shù)就顯得非常重要。輪對(duì)檢查技術(shù)作為確保鐵路車輛在運(yùn)行過(guò)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(wèn)題將會(huì)引發(fā)非常嚴(yán)重的后果。 1 輪對(duì)故障易發(fā)生部位以及檢測(cè)方法 為了有針對(duì)性的進(jìn)行輪對(duì)的檢查和維護(hù)工作，減少在時(shí)間和金錢方面不必要的損耗同時(shí)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(shí)對(duì)輪對(duì)容易發(fā)生故障的部位進(jìn)行研究和總結(jié)

3、，這樣才能夠盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并使問(wèn)題及時(shí)得到解決，以免釀成大禍。為此，相關(guān)工作人員展開(kāi)了針對(duì)某一段鐵路運(yùn)輸過(guò)程中的故障統(tǒng)計(jì)工作，并獲得以下發(fā)現(xiàn)：經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，該運(yùn)輸路段每年因輪對(duì)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(guò)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(duì)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(huì)對(duì)人民群眾的正常生活造成影響而且會(huì)對(duì)國(guó)家的利益和政府的形象造成威脅，因此，輪對(duì)故障問(wèn)題必須得到各方面的高度重視

4、，及時(shí)將平安隱患扼殺在搖籃中，防止釀成大禍。 為了對(duì)輪對(duì)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(duì)列車車輪故障檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。車輛輪對(duì)參數(shù)的測(cè)量方法主要包括兩大類，即靜態(tài)檢測(cè)法和動(dòng)態(tài)檢測(cè)法。靜態(tài)檢測(cè)法主要是針對(duì)車輛在檢修過(guò)程中進(jìn)行的測(cè)量工作。而動(dòng)態(tài)檢測(cè)法主要針對(duì)車輛在運(yùn)行過(guò)程時(shí)進(jìn)行的測(cè)量工作，通常也可以成為車輛輪對(duì)的在線測(cè)量工作。靜態(tài)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)主要包括以下幾個(gè)重要方面：1〕便攜式測(cè)量方式。這種測(cè)量方式主要對(duì)輪對(duì)的幾個(gè)或者單一的幾何尺寸展開(kāi)測(cè)量工作，主要工具為各種傳感器。此類測(cè)量方法優(yōu)勢(shì)明顯出，不但操作簡(jiǎn)單而且方便使用，但是同時(shí)缺點(diǎn)也很突出，主要存在測(cè)量參數(shù)不夠

5、全面和測(cè)量自動(dòng)化的程度較低等各種問(wèn)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(shí)地躲避缺點(diǎn)，將該測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揚(yáng)光大；2〕接觸式自動(dòng)測(cè)量方式。這一測(cè)量方式能夠支起輪對(duì)并且推動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，對(duì)幾何尺寸的測(cè)量工作主要可以采用多種接觸式傳感器。此類測(cè)量方法存在著進(jìn)行接觸式的測(cè)量容易引發(fā)接觸式傳感器的毀壞；3〕非接觸測(cè)量方式。這類測(cè)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(duì)的在線測(cè)量工作，同時(shí)還具備非接觸和檢測(cè)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(duì)的檢測(cè)工作中去。 2 輪對(duì)故障的靜態(tài)檢測(cè)技術(shù) 我們已經(jīng)分析和總結(jié)了常見(jiàn)車輪輪對(duì)故障的發(fā)生位置和表現(xiàn)形式，針對(duì)

6、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(cè)技術(shù)。車輛輪對(duì)靜態(tài)檢測(cè)技術(shù)能夠使鐵路車輛輪對(duì)被置于檢測(cè)檢修的過(guò)程中，使輪對(duì)脫離機(jī)車，并用相應(yīng)的檢測(cè)儀器或者裝置對(duì)其進(jìn)行測(cè)量工作。具體的靜態(tài)檢測(cè)技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面。 2.1專用卡尺法 目前國(guó)際上的卡尺法多采用LLJ-4型號(hào)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(jiǎn)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(cè)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(duì)自動(dòng)測(cè)量裝置 該輪對(duì)自動(dòng)測(cè)量裝置主要以平行四邊形機(jī)

7、構(gòu)為根底，能夠?qū)囕喬っ娴闹睆健⒉羵约澳ズ牡雀鞣N參數(shù)同時(shí)進(jìn)行測(cè)量。在較為理想的情況下，對(duì)系統(tǒng)中的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量，并將平行四邊形機(jī)構(gòu)中測(cè)量尺的邊緣局部置于踏面滾動(dòng)圓上，此時(shí)，踏面滾動(dòng)圓與內(nèi)側(cè)面的距離保持為70毫米，踏面直徑即為測(cè)量尺與鋼軌之間的距離。使用測(cè)量機(jī)構(gòu)對(duì)車輪進(jìn)行測(cè)量，將理論波形通過(guò)激光位移傳感器記錄下來(lái)，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(cè)量工作，可得出彈面任意點(diǎn)的直徑應(yīng)為：D被測(cè)j=D被測(cè)j+Δj。在此式子中，D被測(cè)j代表被測(cè)車輪踏面任意一點(diǎn)的直徑，D被測(cè)j代表標(biāo)準(zhǔn)車輪對(duì)應(yīng)點(diǎn)的直徑，Δj那么代表被測(cè)車輪與對(duì)應(yīng)點(diǎn)直徑的差額。平行四邊形測(cè)量機(jī)構(gòu)上測(cè)量尺的平動(dòng)主要由三個(gè)

8、參數(shù)的差值所引起，這一差值能夠直接通過(guò)激光位移傳感器測(cè)量得出。一旦檢測(cè)到踏面發(fā)生擦傷或者剝離的情況，那么測(cè)量尺便會(huì)發(fā)生相應(yīng)的移動(dòng)，且其移動(dòng)方式主要為局部移動(dòng)。經(jīng)過(guò)相關(guān)專業(yè)人員的進(jìn)一步分析，便可以獲取輪對(duì)踏面的擦傷深度、擦傷長(zhǎng)度以及剝離長(zhǎng)度等幾何尺寸。基于平行四邊形的輪對(duì)自動(dòng)測(cè)量裝置的測(cè)量周期為40s，且各個(gè)局部的測(cè)量誤差較小，能充分確保測(cè)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(duì)輪對(duì)進(jìn)行檢修時(shí)，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(cè)儀器或者裝置展開(kāi)測(cè)量工作。 3 車輛輪對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù) 進(jìn)行鐵路車輛

9、的輪對(duì)檢查工作時(shí)，除了可以采用車輛輪對(duì)靜態(tài)檢測(cè)技術(shù)以外，還可以采用車輛輪對(duì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)。車輛輪對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)主要指在鐵路運(yùn)行過(guò)程中對(duì)車輪展開(kāi)的測(cè)量工作，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外主要講以下方法應(yīng)用到車輛輪對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)中。 3.1超聲遙測(cè)檢測(cè)裝置 超聲遙測(cè)檢測(cè)裝置屬于輪對(duì)參數(shù)自動(dòng)化檢測(cè)裝置，由俄羅斯聯(lián)邦鐵路于上個(gè)世紀(jì)九十年代研制成功，這一裝置采用超聲檢測(cè)能夠在非接觸狀態(tài)下進(jìn)行車輛輪對(duì)的檢測(cè)工作。當(dāng)鐵路車輛的運(yùn)行速度低于每小時(shí)5km時(shí)，距離車輪各個(gè)外表的距離能夠由超聲遙測(cè)傳感器測(cè)量獲得，對(duì)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(cè)檢測(cè)

10、裝置進(jìn)行測(cè)量獲取的各局部測(cè)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(cè)裝置具有所獲取的檢測(cè)值相對(duì)精準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，但是，除此之外，還存在著檢測(cè)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(píng)法 車輪踏面損傷檢測(cè)裝置由日本于上個(gè)世紀(jì)90年代研制成功，在鋼軌座處安裝兩個(gè)相同的加速度傳感器，使這兩個(gè)加速度傳感器的半輪周長(zhǎng)為S的1/2，并對(duì)其前后1/4周長(zhǎng)的振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。車輪踏面損傷檢測(cè)裝置不斷能夠檢測(cè)踏面損傷，還能夠?qū)囕v通過(guò)測(cè)點(diǎn)的速度進(jìn)行測(cè)量。但是由于該測(cè)量系統(tǒng)存在因?yàn)檐囕喬っ鎿p傷而引起沖擊波形和鋼

11、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(duì)車輪踏面損傷程度作出全面的反映。 3.3基于圖像的自動(dòng)檢測(cè)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(cái)產(chǎn)平安和國(guó)家的經(jīng)濟(jì)社會(huì)利益免受威脅和損害，國(guó)外的許多國(guó)家在基于圖像處理方法的自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備方面都已經(jīng)取得了很大的成功。近年來(lái)，我國(guó)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(duì)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的原理及實(shí)施方案以及基于圖像的輪對(duì)在線動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用研究是我國(guó)在基于圖像處理方法方面的具有代表性的例子。國(guó)際上基于圖像檢測(cè)方法的方法和裝置主要包括以下幾個(gè)方面：1〕車輪踏面形狀自動(dòng)測(cè)定裝

12、置。這一裝置由日本于上個(gè)世紀(jì)90年代研制成功。測(cè)量裝置主要包括激光束、CCD、車輪檢測(cè)器、同步檢測(cè)傳感器和遮光板等局部。在車輪通過(guò)時(shí)進(jìn)行激光照射，通過(guò)使用光電傳感器對(duì)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(huà)面能夠清晰地記錄下來(lái)；2〕德國(guó)于上個(gè)世紀(jì)80年代研制成功的輪對(duì)自動(dòng)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(jiǎn)單識(shí)別的輪廓，同時(shí)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(guó)家的研究成果，這里就不再論述。 4結(jié)論 車輛輪對(duì)動(dòng)靜態(tài)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用到鐵路車輛輪對(duì)的檢查工作中能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)車輪踏面和輪緣的損耗程度，從而對(duì)車輪的磨損狀況做到及時(shí)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(duì)在線動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用研究[J].機(jī)動(dòng)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(dòng)測(cè)量的方法的研究[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2021. 【3】李習(xí)橋，張建功.高速列車輪對(duì)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的原理及實(shí)施方案[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2021. 【4】馬林.車輪踏面外形幾何參數(shù)的檢測(cè)技術(shù)[J].國(guó)外鐵道車輛，2021.