机车车轮超声波探伤信号检测方法研究

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机车车轮在线超声波检测方法研究

图１车轮探伤的主要区域图２组合探头的覆盖区域区域。

１．２探头组设计每组共５个探头，其中１个直探头、４个斜探头，并且探头角度各不相同，可扫查车轮内部不同的位置。

如图２所示，其中２个斜探头主要用于探测踏面附近的缺陷，另外２个斜探头用于探测踏面以上到车轮外侧面的区域，直探头的作用一是探伤，二是用来监视探头和车轮的耦合程度。

将每一组探头置于一个探头盒中。

探头盒中有一出水孔，从中喷出的水在探头盒和车轮内侧面形成水膜，由此构成水膜法探伤，为动态车轮探伤提供稳定的耦合。

为了使探头盒和车轮更紧密地接触，在探头盒的不同位置安有磁钢。

１．３探头组阵列如图３所示，探头组阵列排列在钢轨内侧的探头架上。

探头架置于钢轨内侧的地沟内，并且可以自动升降。

不探伤时，探头架下降到地沟中可以减少车轮对探头盒的磨损。

每个探头盒的长度是８８ｍｍ，两侧各有４５个探头盒，因此每侧探头盒的总长度为３９６０ｍｍ，大于机车车轮周长，保证在探伤中不会出现漏探。

鬻鬻鬻糕麟鬻霉豢缫麟冀缀黼魏鬻襞鬃蘸鼗襞饕夔麓猫鬻鬻蒸剡－探头架和探头阵列传感器３传感器２传感ｊ嘲Ｉ｜—一图３探头组阵列和传感器位置图由于是在线实时探伤，因此要求在机车行进速度≥３ｋｍ／ｈ时能正常探伤。

而机车的速度受到超声波在车轮中传播的时间Ｔ、超声波探头的横向长度ｄ的限制。

设车轮的速度为Ｖ，则Ｖ—ｄ／Ｔ。

当Ｔ为一次回波的时间，ｄ为５个探头中横向长度最小值时，车速为最大。

如果ｄ＝ｌＯｔｏｎｉ，Ｔ－－－－Ｏ．１２２２ｒｎｓ，Ｖ＝ｄ／Ｔ＝８１．８３３ｍ／ｓ，即Ｖ一２９４ｋｍ／ｈ，理论上能够满足３ｋｍ／ｈ的在线实时探伤需求。

但当车速增加时，车轮和探头间的水耦合难度加大。

２探伤过程２．１探伤流程如图４所示，机车车轮依次通过钢轨边的３个传感器，当经过传感器１时，触发探头架升起和耦合水泵开启。

当通过传感器２和３后，主机测得通过两传感器的时间，并根据两传感器间距求得机车速度。

根据车速和传感器与第一组探头的间距判断探头开始工作时间。

轮轴超声波探伤的智能化技术浅析

轮轴超声波探伤的智能化技术浅析摘要:随着高速铁路的快速发展，动车组逐渐取代普通客车。

动车组的运营对轮轴的质量要求也越来越高，轮轴探伤的智能化是目前提高探伤效率和质量的主要手段。

通过分析目前常用的轮轴探伤方法，从硬件、软件两方面介绍智能化技术在轮轴探伤中的应用。

随着我国铁路运营里程的不断增长，动车组在列车中所占比例也越来越大。

作为动车组重要部件之一，轮轴在实际运用过程中经常出现裂纹、烧损等问题，影响动车组的运行安全，给铁路运输造成巨大损失。

因此，为了保障铁路运输安全，轮轴探伤检测显得尤为重要。

超声波探伤是目前用于轮轴检测最常用的方法之一。

关键词:轮轴；超声波探伤；智能化技术目前，铁路轨道交通运输设备的发展主要经历了蒸汽机车、电力机车和动车组三个阶段，从蒸汽机车到电力机车，从电力机车到动车组，铁路装备技术不断发展，我国铁路动车组列车运行速度越来越快、运行里程越来越长，对轮轴质量的要求也越来越高。

超声波探伤作为轮轴无损探伤最常用的方法之一，一直被广泛应用于高速列车轮轴探伤中。

目前在我国铁路上使用的轮轴超声波探伤设备主要有超声波探伤仪和X射线探伤仪两种。

传统的轮轴超声波探伤系统是在人工操作下进行，工作人员需对被检测的轮轴进行逐个检查和探伤，且存在着许多弊端：劳动强度大、工作效率低、人员伤亡风险高、易造成漏检等。

随着技术的发展，智能化技术在轮轴探伤中的应用成为可能，本文重点介绍超声波智能化技术在轮轴探伤中的应用，并对其发展方向进行了展望。

1.轮轴探伤方法超声波探伤是用一种发射频率低于30MHz的超声波，在物体表面或内部进行传播，并能形成回波的一种无损检测方法。

超声波探伤是一种在不接触工件情况下，利用超声波属性对工件内部或表面缺陷进行探伤的技术。

轮轴超声波探伤目前主要采用脉冲反射法。

脉冲反射法是一种常用的轮对超声波探伤技术，通过检测超声波信号的幅值和频率，来识别裂纹等缺陷。

以下是脉冲反射法的基本原理：使用一种特殊的超声波探头进行探伤，该探头在探伤过程中发射超声波信号，并在返回信号中记录幅值和频率等信息。

基于铁路货车轮轴超声波探伤工艺的研究

基于铁路货车轮轴超声波探伤工艺的研究发布时间：2022-09-20T09:16:11.681Z 来源：《科学与技术》2022年5月10期作者：赵帅[导读] 现如今，我国铁路领域规模随着经济的提升、科技的进步得以全面扩张赵帅中国中车集团齐齐哈尔车辆有限公司沧州分公司河北沧州 061113摘要：现如今，我国铁路领域规模随着经济的提升、科技的进步得以全面扩张，而在铁路领域中铁路运输行业占据着重要的比例，同时，随着铁路领域的扩张，铁路企业的数量也随之增多。

因此提升铁路货车生产质量、加快铁路货车生产效率、保证铁路货车运行安全、注重铁路货车整体性能不仅可以提升我国铁路在世界的影响力，同时也是增强铁路企业的竞争力。

在铁路货车制造过程中，轮轴是货车安全运行的重要部件，因此对于铁路货车轮轴的分析与研究是必不可少的。

本文以基于铁路货车轮轴超声波探伤工艺的研究为题，通过对轮轴损伤进行分析、研究铁路货车轮轴超声波探伤工艺、以及超声波探伤自动化发展，以此来有效掌握轮轴损伤原因，并提升铁路货车安全性与技术水平，满足我国铁路行业的发展需求。

关键词：铁路领域；铁路货车；轮轴；超声波；探伤工艺引言：轮轴对于铁路货车的重要性不言而喻，不仅具备承重作用，同时还承担着保证铁路货车的安全保证，并且轮轴的质量问题也关乎着整个铁路运输的经济发展。

在铁路货车运输过程中，对于轮轴的影响因素有许多，包括轮轴结构设计、材料选择、重量承受、运行环境和使用条件等方面。

因此，为了提高轮轴在铁路货车运行中的应用效果，对于轮轴的检测以及检修至关重要。

超声波探伤工艺是一种无损检测技术，可以有效应用在轮轴检测过程中，起到重要的作用。

并且，随着科学技术的不断进步，利用计算机技术不断完善超声波探伤工艺，实现超声波探伤自动化，不仅可以提升轮轴检测效率，同时还能够有效提升铁路货车安全性，推动铁路行业快速发展。

一、铁路货车轮轴损伤分析铁路货车轮轴是由车轮以及车轴两部分零件组成，而在轮轴实际运行过程中，车轮的磨损率要大于车轴。

车轮近表面缺陷的超声表面波探伤探讨

Internal Combustion Engine & Parts• 71 •车轮近表面缺陷的超声表面波探伤探讨张弢(中车哈尔滨车辆有限公司，哈尔滨150056)摘要：本文从经典物理学理论出发，从本质上分析了超声表面波的理论特性，并结合这些理论特性，解释了超声表面波在车轮探伤中可能出现的现象及其理论依据，有助于更加准确的判定实际探伤过程中缺陷信息。

Abstract：This paper starts from th e theor^^o f classical physics,analyzes th e characteristics o f ultrasonic surface wave theory in essence,and com bines th e characteristics o f these theories to explain th e possible phenom enon o f th e ultrasonic surface w ave in th e w heel inspection and its theoretical basis,helps to determ ine defect inform ation in th e actual testing process m o re accurately.关键词：超声表面波;车轮；无损检测1问题提出的背景铁路车辆车轮是保证铁路运输安全的关键部件，近年来，多次发生铁路客车、机车的车轮踏面剥离，影响正常的铁路运输秩序和安全的情况，从现有的剥离情况看，大多数的剥离是由于材料内部存在非金属夹杂所致，而目前，对车轮探伤，在客车和机车中，采用踏面双晶探头加轮辋内侧面纵波直探头的方式，而货车车轮，检修中，踏面部位甚至没有探伤要求，这对铁路车辆的运行安全，存在着隐患，一旦发生踏面大面积剥离，可能导致车辆脱轨，造成重大的经济损失，也影响铁路的正常运输秩序，因此，找到合适的车轮探伤方法显得尤其必要。

机车整体辗钢车轮超声波探伤

～
０引言
我国铁路机车速度的不断提高、牵引吨数的逐渐增加以及段修公里的延长，对机车车轮Ｉ生能提出
４。０方向向踏面扩展。使有效承载面积越来越小，
当其扩展方向趋于踏面时，形成车轮踏面掉块。疲劳裂纹是一种十分危险的缺陷，冶金缺陷则是诱发疲劳缺陷的主要因素。
ｃｕｓｆａｄｌｅｉｎｏｅｌｎｆｃｕｅｏｉｃｍｏｉｅｗｈｅｎ＿ｓｃｍｏｉｅｗｈｅｒｏｎｅｕ．ｏｒｅｏｗｅｔｆｗｙｍａｕａｔｒｄｓｌｌｏｔｅｌｄｉｕｅｌｏｔｅｌｅｐｉｔｄｏｔｌｆｏｎｄｏｖａｎｏｖａＫｅｗｏｄ：ＬｃｍｏｉｅＳｌｈｅＲｌｅｔｅｈｅｒｃｙｒｓｏｏｔｏｉＷｅｌｖｄｏｌｄＳｅｌＷｅｌＣａｋ；ＵｔｓｎｃＤｅｅｔｎｌａｏｉｒｔｃｉｏ
型。立式轧机轧制到指定外径，踏面成型，５００ｔ０
压力机冲孔、压弯）一等温一粗加工＿热处理（＋加热、淬火、回火）检验精加工一检测＿包装。 ÷ 从车轮生产工艺分析，整体车轮冶金缺陷是在钢锭生产过程中产生的。一般缺陷沿轧制方向分布，在
踏面掉块，威胁着铁路运输安全和运输秩序。
整体车轮生产过程包括坯料准备、加热、热变形、热处理、机加工和车轮检验与试验等工序，缺
陷的形成和每道工艺工序都有关。例如，我国马钢整轧钢车轮生产工艺流程如下：切割一加热一轧制＋（除去加热产生的氧化铁皮，９００ｔ０压力机预成

火车车轮超声波探伤

火车车轮超声波探伤摘要:本文介绍了火车车轮超声波A扫描和C扫描探伤,并对C扫描探伤的原理、方法和过程进行了详细的介绍。

对于C扫描探伤的直接接触法与水浸法两种方法进行了比较,水浸法探伤在探测不同取向缺陷、较薄试件、灵敏度、分辨率、探头寿命和可靠性方面具有较大优势。

对于超声波A扫描和C扫描探伤的优缺点进行了比较。

关键词:火车车轮超声波探伤C扫描常规车轮检测主要是以A扫描为主,A扫描探伤是基本的探伤方式,其采用脉冲反射幅度法检测缺陷。

A扫描只能反应基本信息且与技术人员的经验有极大关系。

常规超声波检验主要分为在线检测和离线检测两种。

自动车轮探伤工序如图1所示。

设备采用耦合接触法超声波探伤,车轮内侧面和踏面分别布置一组组合式耦合接触式双晶探头,声束覆盖各扫查面宽度。

工件经过抛丸处理后由辊道进入检测托辊,稳定后工件转动,实现探头对工件轴向和径向的扫查,检测人员观察屏幕及各通道指示灯,发现有缺陷红灯指示时切换屏幕显示,转动工件仔细确认缺陷,并填写检验结果,检查完毕,车轮经辊道进入下一检测工序。

1 车轮超声C扫描探伤C扫描实现了材料检测的自动化,使检测结果呈直观的图像显示;超声C扫描具有良好的穿透性,对缺陷具有较高的灵敏度和可靠性;C 扫描可以获得材质内部缺陷、损伤的大量信息,甚至可以对工件的整体品质做一定的质量评估[1～2]。

1956年在美国的加里福尼亚的派拉蒙研究出世界上第一台超声波C扫描检测仪器,C扫描技术很快推广应用到材料内部缺陷的检测上。

超声波C扫描提取垂直于声束指定截面(即横向截面像)的回波信息合成二维图像,可获取不同截面的信息,因此被广泛应用[3～4],超声C扫描过程如图2所示。

在水浸式C扫描成像中,超声探头得移动是二维扫描即要沿x方向扫描,又要沿z方向扫描。

为获得某一与声束轴线垂直的断面在y=y0的图像,扫描声束应聚焦与该平面,并从换能器接收到的散射信号中选取对应于y=y0处的信号幅度,调制图像中与物体坐标(x,z)相应像素的亮度,以获得y=y0截面的图像。

车辆轮轴超声波检测技术研究与实现

车辆轮轴超声波检测技术研究与实现叶树涛（工程师033-22366）哈尔滨铁路局工业总公司，黑龙江哈尔滨150001摘要介绍了机车车轴超声检测的方法和现状。

在分析现有探伤方法优、缺点的基础上，提出了一种基于PC机的机车车轴探伤系统的设计，该系统可用于机车车轴的在线和离线探伤，解决了目前超声探伤系统检测频率较低的问题。

关键词超声检测；信号处理；探伤；USB；FPGA车轴是机车车辆中涉及安全的重要运转部件之一，在制造和使用过程中，会出现各种危害性缺陷。

我国约有百万根以上的车轴在线路上运行着，任何一根车轴的断裂，往往都会导致列车颠覆，运输中断，甚至是车毁人亡的恶性事故，并造成巨大的经济损失。

随着列车速度和车流量的提高，缺陷的发生和发展有提早和加快的趋势，给运输安全构成极大威胁。

为确保行车安全,铁路部门十分重视探伤工作, 定期对车轴关键部位进行超声波探伤。

目前，超声检测中手工操作仍占优势，检测结果将取决于操作人员的个人技术和经验，包含的主观因素较多。

因此在超声探伤中实现缺陷的自动识别、自动报警和自动记录，并提供缺陷参数和图形信息，实现探伤自动化并提高探伤精度，研究和改进超声波探伤方法, 对防止断轴事故、确保行车安全具有十分重要的意义。

1 机车车轴超声检测现状目前国内外对火车轮轴的检测主要放在生产环节和进行定期检修上，平时只是进行粗略的以耳听、眼看、手摸为主的检测。

而国外不少发达国家的铁路部门已经开始研究火车车轴在线自动检测装置。

美国、意大利等国都研制出了机车轮轴自动化探伤系统，德国DB铁路、法国铁路等已经开发出了车载式检测系统。

我国对运行中的轮轴检测主要是通过用锤子敲击机车轮轴听其声音有无异常来判断缺陷的，而对已运行的火车轮轴定期检修时，往往先将其卸下再搬到检测台上进行检测，这种检测不但效率低而且容易漏检。

1984年武汉自动化研究所与铁道部郑州江岸车辆段，开始共同研制了微机轮轴超声波自动探伤机。

利用这套系统不仅可以准确找轮轴上的裂纹，而且可以画出裂纹波形以建立轮轴的卡片存档，从而提高了修车质量和管理水平。

铁路货车轮轴超声波探伤工艺探讨

由于轮规的透声要求比 T B/ T 1618
2001 高
许多, 如果出现车轴制造单位按 T B/ T 1618 2001 的要求判定探伤合格而轮轴组装单位按轮规的要求判定探伤不合格的情况, 就会产生因执行标准不同而产生的质量纠纷( 西安轨道交通装备有限责任公司近几年每年因执行标准不同而产生的有质量纠纷的车轴少
3
轴颈根部或轴颈卸荷槽超声波探伤
近 10 年发生的车轴冷切事故表明 , 轴颈卸荷槽是车轴最薄弱的部位 , 也是探伤的重点部位。从近几起冷切事故看, 车轴冷切部位一般距轴端 206 mm ~ 210 mm, 而现有的实物试块上轴颈根部 ( 或卸荷槽部位) 的人工裂纹距轴端 200 mm 。试验发现 , 现有轴颈根部( 或轴颈卸荷槽) 超声波探伤工艺对距轴端 200 mm 左右的疲劳裂纹效果相对较好, 但对距轴端 205 mm ~ 210 m m 的疲劳裂纹的灵敏度明显降低, 且该位置出现腐蚀坑、划痕等其他杂波, 与裂纹波不易分辨, 容易出现漏检情况。因此 , 不退卸轴承的轮轴轴颈根部 ( 或轴颈卸荷槽 ) 超声波探伤工艺还需进一步研究。
会产生新的内部缺陷和透声不良情况, 可以不再考虑前 2 次漏探的情况( 以前的车轴, 由于各单位透声合格标准不一致, 厂修、段修时仍会发现一些透声不良车轴) 。因此 , 车轴厂修、段修时可以把精力集中在对行车安全危害最大的疲劳裂纹上。根据车轴制造、组装、段修、厂修时存在的主要缺陷, 提出了各阶段的车轴端面直探头探伤目的 ( 表 2) 。
表 3 车轴组装前透声探伤灵敏度校验
T B/ T 轴型标准试块型号 1618 2001 半轴实物试块型号中规定的探伤灵敏度 / dB R D2 ( 40 钢 ) TS R D2 ( 50 钢 ) TS RE 2B TS 1 1W 1W 95 100 100 R D2 R D2 R E 2A 轮规中规定的探伤灵敏度 / dB 88 88 79 灵敏度差值 / dB

机车整体车轮与轮箍超声波探伤技术研究

机车整体车轮与轮箍超声波探伤技术研究摘要:论述了整体车轮和轮箍的缺陷类型、分布状况，介绍了新制整体车轮和轮箍的探伤方法，分析了超声波探伤波形，并对易发问题提出了改进措施和建议。

关键词：整体车轮；轮箍；缺陷；超声波探伤0 前言随着铁路客运列车的全面提速，对机车各部分性能的要求也相应提高。

整体车和轮箍是机车走行部的主要运动部件，由于新品在制造过程中有可能因冶金缺陷形成先天性裂纹源，并在以后的运用过程中直接与钢轨接触，承受着各种交变载荷，会逐渐萌生和扩展为疲劳缺陷，因此为了保证行车安全，保证新制整体车轮和轮箍的探伤质量十分重要。

1 缺陷类型及分布状况整体车轮和轮箍中的缺陷有冶金缺陷和疲劳缺陷两大类。

冶金缺陷是指车轮或轮箍在冶金、生产加工过程中产生的缺陷，主要有气孔、疏松、砂眼、夹杂物、白点、偏析、裂纹等。

在使用过程中出现的疲劳缺陷主要为车轮辋裂、轮箍崩箍、轮箍标记字头裂纹、踏面以及轮缘剥离和掉块，基本属于接触疲劳损伤、踏面制动型和滑动型热损伤。

由于冶金缺陷的存在，车轮和轮箍在运用过程中出现应力集中，在应力集中区域，金属容易延展出裂纹。

在以往的研究分析中发现，车轮和轮箍疲劳源区中常存在脆性氧化物夹杂Al2O3或 6Al2O3·CaO，这类夹杂物实际上近似或等同于微小的裂纹[1]，在应力的作用下形成内部疲劳裂纹，并逐渐向表面扩展。

疲劳裂纹是一种十分危险的缺陷，而冶金缺陷是疲劳缺陷的主要诱因。

冶金缺陷具有典型的周向方向性，一般沿碾压方向延伸；而疲劳缺陷多数产生于车轮轮箍踏面下10～30mm范围内，裂纹源常位于踏面下15mm左右，一般先沿圆周方向发展，然后再折向径向(也有直接沿径向发展的)[2]，沿与踏面成30°～40°的方向向踏面扩展。

2 新制整体车轮和轮箍的常见裂损情况和探伤方法2.1 内部缺陷及探伤方法新制整体车轮或轮箍的内部缺陷主要有气孔、疏松、砂眼、夹杂物、白点、偏析等。

车轮电磁超声探伤技术的研究

ｍｖｇｗｅｌＴｉｐｐｒｍｉｙｉｒｕｅｅｅｉｉ＆ｒｅ！ｙｔｆｅｅｔｎｔｅｃｕｒｓｎｕａｅｗｖｎｏｉ－ｈｓｈｓａｅａｎｔｄｃｔｍｔｎｎ．ｌｎｏｄｈｔｇｅｉｎｓｅｏｌｒｕｎｔｌａｏｃｓｒｃａｅａｄｃｖｇｓｍｔｅｏｇｉｔｉｈｃｆ
ｌ引言
六十年代末期，无损检测领域中各种新方法相
技术不需要声耦合介质，这一特色适用予实现车轮
在高速运行下进行检测，并且利用电磁超声表面波可以实现对车轮踏面表面以及近表面探测的要求。
继问世，其中最引人注目的就是声发射、声全息以及电磁超声技术等。无损检测技术中对于金属的常规
Ｔｅｈｉｕｆｅｅｔｏｇｅｃｕｔａｏｉｕｆｃｖｏｅｌａｄｔｃｉｎｃｎｑｅｏｌｒｍａｎｔｌｓｎｃｓｒａｅｗａｅｆｒｗｈｅｗｅｅｔｃｉｒｌｆｏ
ＷＡＮＩａ，ＷＡＮＬ，ＧｉｏｒｎＧｏ｛ＧｉＡＯＸａ－ｇｏ
ｕｌｅｈｒｃｐｅｔａｅｅｅｔｍａｎｔｌａｏｃｓｒｅｗｓｅｃｅｅｔｌｗｔｅｍｏｉ —ｗｅｌｔｎｌｚｅｗａｓｉｚｔｉｄｔｅｐｉｉｌｔｈｌｒｇｅｉｕｔｓｎｕｆ．ａｄｔｃｆｓｏｈｖｎｎｈｔｏｅｒｉｃａｖｎａｆｇｈｅａａｙｅｔｙｓｏｈｆｏ
维普资讯
第３卷第２２期
２ＯＯ６年３月
中国测试技术
ＣＨ姒ＭＥＡＩＲ眦ＮＥｓＩＥＴＴ咖０ＧＹ

基于超声波探伤的车轮动态检测系统研究

基于超声波探伤的
车轮动态检测系统研究
彭朝勇：西南交通大学物理科学与技术学院，讲师，四川成都，王黎：西南交通大学物理科学与技术学院，教授，四川成都，
高晓蓉：西南交通大学物理科学与技术学院专用检测钢轨．
动态探伤的检测线路需要特殊设计和施工。首先要２２超声波检测方法．
铺设整体道床，确保检测线路的坚固和稳定；其次需要
超声波探头的选择和布局是系统的核心所在。系统
ＣＮＥＥＲＬＨＩＳＡ／ＷＡＹ０１／９Ｓ２００
探伤环节。利用布置在用检测线承力钢轨和导向护轨
超声波检测探头阵列的总长度要略大于最大被检车
６。超声波覆盖检测。每个超间的超声波探头阵列，在车轮走行情况下可以完成对车轮的周长，确保被检车轮３０轮轮辋及轮辐区域的超声波探伤。声波探头下均安装了弹簧机构，保证车轮在压过探头时与车轮踏面的良好贴合。探头旁边的触发装置感应车轮位置，在探头与车轮良好接触的瞬问激发小超声波，通过探头模组喷射耦合水，完成对车轮的超声波探伤检测。
如表１示。所
表１我国铁路车轮安全保障体系
外侧约５ｍ区域承载车体质量，依靠布 ∞ ０ｍ ∞置在 ∞
３５５
承力钢轨和导向护轨间的压电超声波探头组合
对车轮实施无损探伤。测试结果表明，系统能

铁路机车整体车轮缺陷分析与超声波检测研究

区域治理智能电力与应用铁路机车整体车轮缺陷分析与超声波检测研究宁静中国铁路郑州局集团有限公司新乡机务段，河南新乡 453000摘要：在铁路机车的行车过程中，整体车轮的剥离与辋裂是较为常见的故障，将对机车的行车安全构成严重威胁。

鉴于此，分析故障发生的原因与主要危害，探寻有效的检测方法，即具有重要的现实意义。

本文针对威胁行车安全的危害性缺陷——整体车轮缺陷进行分析，并介绍超声波检测方法，以供参考。

关键词：铁路机车；整体车轮；缺陷分析；超声波检测改革开放以后，我国铁路实现了历史性的大发展，机车车辆的生产规模、品种数量以及产品水平逐渐适应了铁路运输市场的需求。

近几年来，我国的物质生活水平得到了极大改善，国民经济实力也得到了增强。

与此同时，我国铁路事业也取得了较快发展。

就铁路机车的发展来看，从蒸汽机车到内燃机车再到电力机车，我国的铁路机车成功完成了机车车辆的转型，机车车辆的整体发展规模正不断扩大，产品的质量也在稳步提升[1]。

就铁路机车的整体车轮来看，虽然其结构决定了车轮不存在弛缓或崩箍等威胁，但其在使用过程中也存在质量问题，需要借助无损检测的手段加以控制。

本文以HXD2C型电力机车为例，针对铁路机车整体车轮的缺陷进行分析，并探讨超声波检测的应用价值。

一、整体车轮缺陷分析HXD2C型电力机车为我段机车的主要车型，作为我国北车同车公司自主研发的车型，吸收了国内外先进电力机车的成熟技术，具有技术先进、工艺性好、兼容性强、适用范围广、维护方便等优势。

在机车应用中发现，机车整体车轮存在剥离或轮缘部位有裂损等问题。

以下主要对铁路机车整体车轮的剥离与辋裂进行分析。

1辋裂在铁路机车的高速运行中，车轮受到不同应力的作用，将会出现疲劳裂纹源。

分析疲劳裂纹源的产生原因，主要为整体车轮制造过程中，材料存在非金属夹杂物，此类夹杂物一般没有固定的分布规律，在压轧后，将可能破碎为片状物或更小的颗粒。

在疲劳裂纹源的发展中，受到交变应力的作用，裂纹源缓慢而稳定地向车轮内部发展。

DF4D型机车在役车轴超声波探伤方法探讨

２．车轴疲劳断裂过程
从以往其它机型车轴断裂原因分析可知．多数是材质疲劳所致．车轴使用寿命由裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命组成．疲劳断裂由以下
４个过程组成２．１裂纹源形成深度较浅的一个或几个腐蚀坑长期在集中应力的作用下．逐渐在其周围产生轻微疲劳裂纹，形成裂纹源。２．２疲劳核形成车轴在交变弯曲应力作用下，裂纹源处首先发展．并逐渐扩大．形成疲劳核．其表面光滑。当应力幅达到最大值，裂纹就向前推进一级．在此期间也称慢速发展期，裂纹发展缓慢、稳定扩展。２．３快速发展期当裂纹发展到一定程度时。应力不断作用在裂纹处．使疲劳裂纹不断发展由于应力受使用条件的影响会时大时小，因此疲劳裂纹的发展断面为波浪状，俗称贝壳状。当应力达到最大时疲劳裂纹就向下在定量中会出现误差３．４探测面粗糙度发展一级．当应力达到最小时疲劳裂纹就停止发展．形成疲劳裂纹中当被检车轴探测面和实物试块粗糙度不同时．声波由探头进入车止线。在此期间裂纹发展非常快。轴时会产生一定声能损耗．定量过程出现误差．疲劳裂纹判断深度较２．４脆断车轴端面上若有钢印字头。超声波能量损失更严重，这时疲当车轴裂纹处的有效承载面积逐渐缩小至不能承担最大应力时．实际要小．劳裂纹定量应补偿２－４ｄＢ发生一次性断裂
◇ 科技之窗◇
科技一向导
２０１５年１８期
ＤＦ型机车在役车轴超声波探伤方法探讨
曲桥（北京铁路局北京机务段中国
北京
１０００３６）

车轮踏面超声波径向探伤异常波探析

车轮踏面超声波径向探伤异常波探析近些年来，超声波探伤应用广泛，超声波声能全面覆盖检查面，声束和缺陷垂直，能获得最大的声压发射量，进而形成较高的探伤灵敏度。

本文通过车轮踏面超声波径向探伤的具体实例进行分析，探究异常波出现的情况以及应对的对策。

标签：车轮踏面探伤；超声波；问题；对策1 当前超声波探伤方法和步骤1.1 探伤检测的基本方法超声波探伤方法有其可靠性，也存在一定的局限性。

其局限性是受位置缺陷的大小、材料、形状以及探头种类等决定的。

因此在针对车轮踏面探伤时，通常会采用双晶体探头或者横波斜探头，采用纵波垂直入射和横波斜入射法。

具体的操作是将探头放置在车箍内径面或者整个车轮的踏面及其内侧面上，用以对整个轮箍周边方向进行扫查，同时采用直探头对轮箍及整体车轮的内侧面进行透声性能检测和轴向检测，以保证检测的全面和准确。

1.2 探伤检测方法的选择探伤检测方法在选择上，需要根据车轮裂损的情况来决定的。

针对机车车轮，其疲劳的裂纹一般会发生在踏面以下约30mm范围的位置。

对于这样的区域，目前，电磁测超声技术无法探测这样的区域，可采用压电超声波探伤技术，其检测深度大，能够充分的探测出这片区域的缺陷位置，也能够探测深度较大的车轮辐板位置。

如果要对机车车轮同时进行小修和中修的工艺时，就需要将车轮内部的缺陷和相关的疲劳裂纹全部的探测出来，且还要同时选用小角度的探头在合适的角度上对车轮的踏面的应力集中区域进行探伤，才能将工艺做好，做细。

2 针对车轮踏面径向探伤情况提出问题根据2005年至2006年，我国在对德国BVV公司进口的大批货车辗钢整体车轮，进行组装过程中发现，车轮辐板、轮辋、轮毂的表面和内部出现明显的缺陷，为了保障运输的安全，相关部门对该批车轮组装的轮对进行了全面的探伤检测，并对已装车使用且不合格的车轮进行排查，以此来消除安全隐患，保障运输的通畅。

本文就以此为例，对车轮踏面超声波径向探伤出现的异常波进行分析。

2.1 具体的探伤实例对该批车轮轮毂、轮辋进行超声波探伤，主要采用25MHZ.直径为20mm的直探头进行轴向探伤，另有25P14FG30Z双晶纵波探头对其踏面进行车轮径向超声波探伤检查，通过这样的方式，从而发现了车轮踏面在平行方向上，在其内部存在明显的缺陷。

铁道车辆轮对超声波自动探伤机存在问题研究

铁道车辆轮对超声波自动探伤机存在问题研究摘要：铁路货车是铁路货物运输的运载工具，轮轴是铁路车辆上关系运行安全的重要部件。

为满足铁路货车运输提速、重载的要求，以及在役车辆车轴的运用状况日趋恶劣，相应对铁路车辆厂段修车轴的探伤技能及车辆超声波探伤技术也提出了更高的要求。

通过分析现役铁道车辆轮时超声波自动探伤机存在的问题,指出随电子技术的飞速发展,现在来讨论和解决这些问题已具备了较好的条件,应给予重点攻关,因为她是车辆部门确保行车安全的关键设备。

关键词：铁路货车；轮座镶入部；超声波探伤车轮是铁道机车（火车头）走行部最重要的部件之一，运行中的机车车轮如果发生裂损事故，将导致十分严重的后果。

对机车车轮实施各种方法探伤，是保证车轮安全使用的重要手段。

随着铁路的提速和重载，各型铁道机车大量采用了整体碾钢车轮。

因此，研究整体碾钢车轮的探伤方法，对现行的车轮探伤方法的现状和存在的问题进行分析和讨论，对于确保行车安全，具有重要的意义。

1、存在问题分析1.1微机控制超声波探伤机未对探头定位进行即时监控探头定位关系到车轴被探测部位是否被超声波主声束完全覆盖，探头固定在油缸传动杆端部，轮座镶入部采用0°、45°、54.4°三晶片组合探头在轴身上探测，探伤工对探头人工定位后，探头油缸被固定在曲轴连杆上，曲轴转动带动探头移动。

当探伤机工作中由于连接处松动，探头定位发生偏移，而探伤机不能自检此故障。

轴颈卸荷槽部位采用0°、23.3°、27.3°端面组合探头在车轴端面探测，探头油缸通过重锤和感应接近开关进行定位，当探头未对准车轴纵向中心线时，探伤机不能自检。

探头定位发生偏移，造成车轴被探测部位漏探。

1.2轮对压装油膜对镶入部探测声波的影响为防止轮座拉伤及起压装润滑作用，有关文件规定“轮对组装前，轮座表面及轮毅孔内径面须洁净，均匀涂抹纯植物油。

”对于刚压装好的轮对，压装面上都有一层油膜，在较短的时间内对轮座镶人部探伤检查时会产生一个很强的界面（油膜）反射波，而且分布不均匀，但该反射波随着轮对的运用会逐渐减弱，就是说检修轮对探伤不存在这样的问题，但新压装的轮对油膜反射波却很强，这就很容易导致探伤工误判成轮座压装拉伤，进而退轮检查，造成轮对造修成本的增加和浪费。

机车车轮超声检测_标准_概述说明以及解释

机车车轮超声检测标准概述说明以及解释1. 引言1.1 概述机车车轮超声检测是一项非破坏性测试技术，通过使用超声波传感器对机车车轮进行检测。

该技术具有高效、准确和可靠的特点，可以帮助及时发现车轮表面和内部的缺陷、裂纹或其他损伤，以保障行车安全和延长机车使用寿命。

1.2 背景和重要性机车作为重要的交通工具之一，在运营过程中承受着巨大的压力和振动力。

由于常受到各种外部因素的影响，包括高强度载荷、长时间运行等，机车车轮很容易产生疲劳损伤和缺陷。

这些损伤如果不及时发现和修复，可能会导致严重事故甚至人员伤亡。

因此，机车车轮超声检测技术的应用变得尤为重要。

它可以通过对车轮材料中不同介质界面反射超声波信号的接收与分析,实现遴选判断其物理状态；且利用先进的数据分析算法来解释这些获取到的反射信号，以便识别并评估车轮缺陷的尺寸、性质和位置。

这种非破坏性的检测方式比传统的目视检查更加可靠和精准。

1.3 目的本文旨在全面介绍机车车轮超声检测技术，包括其工作原理、应用领域和发展历程。

同时，对相关的超声检测标准进行概述，并解释其中的内容梳理及检测流程步骤。

此外，文章还将分析机车车轮超声检测的实际结果，并分享一些应用案例。

最后，总结出该技术的主要结论，并展望其未来的发展前景。

通过本文的阐述，期望读者能对机车车轮超声检测有一个全面而深入的了解，并认识到其在提升交通运输安全方面所起到的重要作用。

2. 机车车轮超声检测技术概述2.1 工作原理机车车轮超声检测技术是一种非破坏性检测方法，通过利用超声波在物体中传播的特性来检测和评估机车车轮的质量和结构状况。

这种技术主要基于超声波在物体中的传播速度和反射特性进行分析，从而得出车轮内部存在的缺陷或异常情况。

超声波通过机车车轮时，会遇到不同材料界面的反射和折射。

当存在缺陷或异常部位时，超声波的传播路径可能发生变化，如遇到裂纹、气孔、夹杂物等，会导致能量发生衰减、散射、反射或折射。

借助专用设备将超声信号发送至机车车轮，并接收从不同部位返回的信号以及其它散射信号。

铁路客车车轮自动在线超声探伤技术研究

铁路客车车轮自动在线超声探伤技术研究摘要：介绍机车车辆车轮的常见缺陷类型及常规探伤方法。

针对车轮的周向和径向 2 大类缺陷，通过选择合理的探头位置和尺寸，进行客车车轮自动在线超声探伤方案设计。

设计的客车车轮自动探伤系统，采用钢轨外偏置结构，设置超声探伤单元，开发了多通道超声探伤仪器及检测软件。

系统解决了探伤时没有位置安装超声探头的问题，实现了多路超声探头的激发和回波接收，并且实现了探伤数据处理以及报表生成等功能。

关键词：客车；车轮；缺陷；在线检测；超声波探伤0 引言随着我国铁路客车运营速度的逐步提高，在役客车车轮辋裂、径向开裂等危害性缺陷时有发生，严重危及行车安全，同时也对客车探伤质量和探伤效率提出了更高的要求。

我国客车在 A2 及以上修程中（连续运营里程大于 60 万 km），进行落轮状态下轮辋超声波探伤，该探伤方式检测周期长，车辆解体、落轮程序繁复，整体工作量大。

在此背景下，客车实现在线自动化检测成为十分紧迫的事情。

目前，自动在线超声探伤技术在机车车轮探伤方面应用较多。

探伤时，设备多安装于机务段整备厂中，在机车整备时即可进行一次在线自动超声探伤，检测效率相对较高，而在车辆领域则应用较少。

由于机车车轮与车辆车轮的常见危害性缺陷不同，故进行超声探伤时的关注点也不尽相同，当前的机车自动在线超声探伤技术，并不能完全应用于车辆领域。

2016 年，为提高客车车轮的探伤效率，保障客车车辆安全运营，开展针对客车车轮的自动在线超声探伤技术及装备研究。

1、超声波探伤技术应用的优势超声波探伤技术具有比较强的传播能量的能力，这种性质能够让其在工作的过程当中受到比较小的干扰，有效保障整个检测工作的质量。

比如，在利用探伤法进行铁路机车车轮缺陷检测的过程当中具有着很多优势：首先，在利用这种超声波探伤技术进行检测的时候可以有效地避免超声波的探头与部件直接接触来降低许多铁路机车表面的部件对于整个探测结果的影响，这样能够更好地让超声波在检测的过程当中发射相应的检测信号，提高信号接收的稳定性。

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ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ — ６２９Ｘ．２０１３．０２．０５４
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤｅｔｅｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｏｆＬｏｃｏｍｏｔｉｖｅＷｈｅｅｌｓ’
ＭＡＴＬＡＢ环境下基于小波变换和三次样条插值法的组合式信号检测方法来辨识有效信号，通过ｃ＃软件平台发送命令进行信号处理，并将处理后的有效信号在ｃ＃软件平台上以超声波Ａ型显示方式成像显示。经仿真测试，该检测方法去噪效果明显，信号提取准确快速，能极大地提高缺陷检出率；ｃ群与ＭＡＴＬＡＢ混合编程实现了不同编译环境之间的优势互补，提高
ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＴｅｓｔｉｎｇＳｉｇｎａｌ
ＺＨＡＯＹａｎｇ，ＭＥＩＪｉｎ — ｓｏｎｇ，ＬＯＣｅｎ
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍａｉｔｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｉｔｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｃｈｉｎａ；
第２３卷第２期２０１３年２月
计算机技术与发展
ＣＯＭＰＵＴＥＲＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ
Ｖ０Ｉ．２３Ｎｏ．２Ｆｅｂ．２０１３
机车车轮超声波探伤信号检测方法研究
赵阳，梅劲松，吕岑
（１．南京航空航天大学自动化学院，江苏南京２１００１６；
２．东南大学信息科学与工程学院，江苏南京２１００９６）
摘要：国内机车车轮探伤系统长期以来缺乏高效实用的方法来提取淹没在噪声中的超声波探伤信号。鉴于此，提出了
２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｉｔｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｒｅａｓｏｎｈａｔｔｄｏｍｅｓｔｉｃｌｏ பைடு நூலகம் ｏｍｏｔｉｖｅｗｈｅｅｌｌｆａｗｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｈａｓｌｏｎｇｂｅｅｎａｌａｃｋｏｆｅｉｃｆｉｅｎｔａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｍｅｎｓａｔｏ
ｅｘｔｒａｃｔｔｈｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｌａｆｗｓｉｇｎａｌｓｉｎｎｏｉｓｙｅｎｖｉｏｎｒｍｅｎｔｓ，ｓｕｇｇｅｓｔｔｈａｔｔｈｅｓｉｇｎｌａｃａｎｂｅｉｄｅｎｔｉｉｅｆｄｉｎｅｆｆｅｃｔｂｙｃｏｍｂｉｎｅｄｓｉｇｎａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ，ｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｍｅｈｏｔｄｎｄａｃｕｂｉｃｓｐｌｉｎｅｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎｍｅｈｏｔｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｈｅｔｐｌａｔｆｏｒｍｔｏｓｅｎｄｃｏｍｍａｎｄｓｔｏｐｅｒ－ｆｏｒｍｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．ＳＯｔｈｅｓｉｇｎａｌＣｎａｂｅｓｅｎｂｙｔｈｅＡ—ＳｃａｎｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＣ样ｓｏｆｔｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｉｌｌｕｓｒａｔｔｅｈａｔｔｈｅｔｄｅ
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ｎｏｉｓｉｎｇ＇ｓｅｆｅｃｔｉｓｏｂｖｉｏｕｓ．Ｗｉｔｈｈｅｔｆａｓｔａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｓｉｇｎａｌｓ，ｈｅｔｍｅｈｏｔｄｓｃａｎｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｈｅｔｄｅｆｅｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｔｒｅ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，
了运行效率。
关键词：超声探伤信号；ＭＡＴＬＡＢ；ｃ＃；小波变换；三次样条插值法
中图分类号：ＴＰ３９文献标识码：Ａ文章编号：１６７３－６２９Ｘ（２０１３）０２－０２ｔ１一ｏ４