铁路货车零部件通用智能检测系统设计

铁路货车零部件通用智能检测系统设计

发表时间：2018-07-19T10:32:09.337Z 来源：《基层建设》2018年第16期作者：黄奕程

[导读] 摘要：社会经济的快速发展，对铁路货车零部件通用智能检测带来了新的机遇与挑战，有必要对其系统设计问题展开深入研究与探讨，并采取最优化的实施措施，达到事半功倍的设计效果。

齐齐哈尔四达铁路设备有限责任公司黑龙江齐齐哈尔 161000

摘要：社会经济的快速发展，对铁路货车零部件通用智能检测带来了新的机遇与挑战，有必要对其系统设计问题展开深入研究与探讨，并采取最优化的实施措施，达到事半功倍的设计效果。本文首先概述了相关内容，分析了典型故障模式，并研究了其先进检测技术。望该课题的研究，对后续相关工作的实践能够起到借鉴与参考作用。

关键词：铁路货车；零部件；智能检测系统；设计

1概述

铁路是国民经济发展的大动脉，是衡量一个国家发展水平的重要标志。其中铁路货运更是重中之重，被誉为经济社会发展的助推器。我国铁路发展迅猛，铁路货运不断向大载重、高运行速度方向发展。与此同时，铁路货车在高转速大载重情况下容易发生故障，既威胁着货车和人员的安全，又严重制约了铁路货运效能的发挥。因此深入研究铁路货车的典型故障模式，分析故障机理，探究有效的解决方案和预测方法至关重要，对提高铁路货运的安全性，满足国民经济发展的需求具有重要意义。

2典型故障模式

铁路货车车辆的故障种类多种多样，但由于其大速度、高载重运行的特殊性，多数故障集中在轮对、轮轴、车钩等方面，分析典型故障发生机理和表现形式，为科学预防，合理规划提供支撑。因为轮对是铁路货车车辆最重要的承重部件，且运行速度快、运行环境恶劣等因素，轮对是铁路货运车辆故障较高且危害较大的部件，研究货运车辆安全性首先就要对这个最重要的因素加以阐述。轮对的典型故障模式可通过统计手段获得，踏面故障、轮缘故障、轴径故障、辐板孔故障等是常见的故障模式。

踏面故障一般可分为踏面裂纹故障和踏面磨损故障两类。踏面裂纹故障多是由于货车在运行过程中产生大量热量聚集，由于温度梯度导致的表面裂纹情况。因此，监测运行过程中踏面表面温度和温度梯度是是检测环节中的重点。踏面磨损故障指的是非正常磨耗情况，与运行过程中的正常摩擦不同，非正常摩擦通常由轮对与轨道间的相对位置发生偏移引起，轮对偏向导致某侧摩擦非正常加剧。引起轮对与轨道间相对位置偏移的因素较多，主要包括转向架变形，运行方向长期不变，转向架固定轴距过大等。轮缘故障与踏面故障相似，均由剧烈摩擦导致的极速磨损有关。及时细致的检查踏面和轮缘的磨损情况是保障运行安全，避免车辆携带隐患运行的重要措施。

轴径故障多数与过大的运行速度和载重量有关，导致轴径疲劳加剧提前到寿。主要诱因包括大载重重心位置超出允许范围、超速运行、不当维护等，轴颈出现较大裂纹或较大变形。与此同时，关注所承载的货物的属性和对车辆的影响也十分重要，包括酸碱度、冷保车等情况，尽量避免腐蚀诱发的安全运行风险；异物卡滞包括润滑不足导致的轴身点状或条状剥离，剥离碎屑在运行过程中二次伤害其他部位，加速磨损速度，同时，在轴身承受较高的交变应力和冲击应力时可能引起轴承变形，如滚动部件变形造成异物卡滞等等。

辐板孔故障多数是由于频繁装卸导致出现裂纹的情况，出现这种故障的原因同样是由于货运车辆未能满足不断提高的运行速度和承重重量。及时更换与货运需求相匹配的货运车辆，降低辐板孔的疲劳积累是提高货运能力的有效方法之一。辐板孔裂纹故障的诱发因素很多，主要可以概括为两个方面，即生产工艺不符合标准要求和运行过程中的不当使用。此外，异物卡滞也是另一个重要原因，可引发辐板孔出现不正常的应力集中现象，如果不及时发现和处理萌发出的局部微小裂纹，一旦裂纹扩展加大，将严重威胁行车安全。针对这些典型故障，在检测过程中必须细致认真的跟踪观察相关参数变化范围，认真定位故障，判断裂纹萌生和发展趋势，合理安排调度，兼顾保障货车使用经济性和安全性。

车钩、钩尾框是铁路货车车辆传递牵引力和冲击力的重要部件，同样因为工作关键恶劣是常常发生故障的关键部位。据统计，全国铁路货运车辆的车钩舌每天生产和检修量已超过1万个。钩舌的磨损、裂纹等均可能在收到剧烈冲击的情况下发生断裂，严重威胁运行安全，因此也是日常检测维护中的重点部位。当前，针对人工目视检查效率地下、劳动强度大、精度无法保证等问题，自动先进的无损检测发展迅猛。

3先进检测技术

预防事故，规避风险是保障安全运行，提高运输效率的核心，将所有安全隐患及时检测出，并安全排除故障是至关重要的。

目前，车辆检测手段较为丰富，大体可以概括为三种：接触式测量、便携式测量和非接触式测量。接触式测量属于传统检测技术，传统的检测技术通常是在线检测，这类检测方法数据全面，检测结果真实可信，但往往需要大量时间和人力，如一般的钩舌自重达40公斤，检测项目多且量大，采用传统检测方法，效率低下，劳动强度巨大，严重制约检测进度，无法满足当前的检测需求，往往部分车辆未经细致周密的检查而存在隐患运行，不但有造成事故的风险，同时加速了二次故障的可能。便携式测量是在接触式测量的基础上发展起来的，它是通过携带的多种传感器检测部分几何参数，由于要满足便携的要求，其體积和重量不宜过大，因此所测量的参数数量有限，不能实现完整的全自动化的测量，因为具备便携的突出特点，因此在进行综合检查的间隙，对可能存在故障的危险性较高的部位进行检查，是非常方便和受欢迎的，也是满足定时与非定时检查的要求之一，具备及时发现故障，及时处理故障，保障不带隐患运行的要求。随着传感技术的发展，非接触式的先进测量方法快速发展，为提高检测效率，降低检测时间，提高检测质量，采用先进检测技术是不二的选择。CCD技术，激光传感技术，光感检测传感检测技术等发展较快，新兴的高效检测技术均为非接触式检测方式，即无需接触车辆需要检测的部位，就能实现在线测量工作，较传统的接触式全面自动测量和便携式传感器测量方法，具有测量快、无损和通用性强的特点，需要强调的是，该技术可对多种车辆进行检测，不但能够节省大量时间，提高检测效率，同时也降低劳动强度，提高总体运力。

采用新兴的非接触式检测方法在日常检测过程中大大缩短故障处理用时，提升技术检测效率，缩短检测时间，提高车辆周转速度和使用率，将进一步提高货车运行的经济性，为保障铁路货车安全高效运行提供坚实的技术支撑。

本文分析了典型的铁路货车故障模式，阐述了典型故障主要诱发因素和故障表现形式，提出了故障检测和改进的建议方法，大力推行先进的无损非接触式先进检测技术，不但能节约成本，提高运能，更能保证安全性和经济性。铁路货运车辆运行环境恶劣，承力部件多样，分布较为分散，故障模式多样，故障率更是居高不下，与此同时，国民经济的发展需求仍然在不断增长，一带一路战略的实施更要求我国铁路要不断提高运行速度、加大货运载重，为有效缓解需求与能力见的矛盾，加强工艺水平，规范检查程序，提高总体规划调度能