第9讲超声波车轮探伤技术

CRH1
Chinese Brand
SIFANG Absorb Creative
CRH2
TANGSHAN
CRH3 CRH5
CHANGKE
中国动车引进、吸收、创新战略
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超声波车轮探伤技术
摆式列车
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超声波车轮探伤技术
日本新干线动车，流线化头型(500系)
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超声波车轮探伤技术
高档的内部设施
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超声波车轮探伤技术 二、车轮超声检测意义
1、世界铁路事故
515km/h
2007年 574.8km/h
法国TGV高速试验
6’
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超声波车轮探伤技术
各类火车最高速度记录（2000年）
最快的常规火车:515.3km/h 法国, TGV-A set 325,1990年5月18日创造。 最快的汽油涡轮动力火车:318km/h 法国, TGV001,1972年12月8日创造。 最快的内燃机车动力火车:237km/h 英国, InterCity 125,1987年11月1日创造。 最快的蒸汽机车动力火车:202km/h 英国, A4 class Gresley pacific No. 4468 "Mallard",1938年7月3日创造。
《传感器及其应用》
讲师：彭朝勇 2011.5.10
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超声波车轮探伤技术
第9讲 超声波车轮探伤技术
适应于CRH各型动车组 适应于普通车辆和机车
动车检修基地的轮对检修线
落轮镟修后轮对自动超声探伤
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超声波车轮探伤技术
目
录
一、世界高速铁路概述 二、车轮超声检测意义 三、LA系统组成 四、LA系统超声检测原理 五、LA系统电气软件
检测形式：在线、落轮、不落轮
检测范围：也已扩展到了对车轮轮辋、轮辐和轮轴的全范 围自动检测。
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超声波车轮探伤技术
德国ICE轮对综合检测技术体系
序 号 1 名称 检测频次 检测内容 特点 安装在机车车辆 入库线上，实现 动态在线检测。 在库检车间完成 ，不需要拆卸轮 对。 在库检车间完成 的对拆卸轮对的 全面检测。
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超声波车轮探伤技术
德国高速列车事故
2’ 1998年
101人死亡 35
超声波车轮探伤技术
德国高速列车断轴事故
2008年
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超声波车轮探伤技术
2007年1月14日崩轮事故
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超声波车轮探伤技术
2、车轮检测区域
车轮是机车车辆的最终受力部件，它把机车车辆的载荷 传给钢轨，并在钢轨上转动来完成列车的运行。因此，车轮 的质量状况，直接影响行车安全。 随着机车车辆高速重载的发展，轮对承受更大的动态负载， 在车轮踏面、轮辋、轮辐、辐板孔等位置易出现应力集中现 象，造成车轮部件缺损、剥离、疲劳裂纹等故障发生。
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超声波车轮探伤技术
5、系统检测功能及流程
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超声波车轮探伤技术 四、LA系统超声检测原理
检测区域
具体部位
轮辋 轮辐 轮辋轮辐过渡区
轮辋内部、轮辋外侧、轮辋内侧、轮缘根部 轮辐内部、轮辐外侧、轮辐内侧
轮辋轮辐的全覆盖检测
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超声波车轮探伤技术
1、轮辋内部缺陷
序号 探头 类型 数量 位置 No.1 T/R 探头 5只 踏面轮 辋宽度 轮辋 轮辐 过渡区 周向 轴向 No.2 T/R 探头 2只 No.3 450 斜探头 4只
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超声波车轮探伤技术
我国1987年至1988年统计，铁路发生的事 故件数仅为公路的1／4，死亡人数为公路的1 ／282，受伤人数为公路的1／1500。 就高速铁路而言，日本近40年，法国10多 年从未发生过列车颠覆和旅客死亡事故。 高速列车比汽车和飞机的乘坐空间大得多 ，高速列车运行平稳，夜间行车可以使用卧铺 。尤其是长途旅客可以享受到较高的舒适度。
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超声波车轮探伤技术
4、世界高速动车组展示
法国，TGV-A，1989年，300km/h，巴黎－大西洋，交流 传动，1990年，试验速度515.3km/h，第二代
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超声波车轮探伤技术
德国， ICE1，1991年，280km/h，汉诺威－维尔 茨堡，曼海姆－斯图加特
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超声波车轮探伤技术
日本，700，1997年，285km/h，东海道，山阳
高速铁路
＞200km/h(既有线改造)
＞250km/h(新建线)
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超声波车轮探伤技术
（2）世界高速铁路国家 序号 1 2 3 4 国 日 法 德 家 本 国 国 长度/km 2049.1(+275.9) 1576 917(815新线) 471
西班牙
5
6 7 8
意大利
比利时 英 瑞 国 典 中国
254
最快的窄轨(1,067mm)火车:245km/h 南非, class 6E electric locomotive, December 1978年12月创造。
最快的第三轨供电电气化火车:174km/h 英国, class 442 (Wessex Express) 动车组,1988年4月11日创造。 最快的磁悬浮列车:552km/h 日本, MLX01磁悬浮列车, 14 April 1999年4月14日创造。 最快的两站间平均速度:291.8km/h 日本, 500 系列子弹头 1997年3月创造。 最快的两列磁悬浮列车相对速度:1003km/h 日本, MLX01 sets 1 + 2, 16 November 1999年11月16日创造。 最快的两列常规列车相对速度：777.7km/h 法国, TGV-A sets 308 + 325, 1990年创造。
轮辋内 踏面 侧径向 轮辋宽度
扫查 区域
检测 缺陷
轮辋
周向 径向
轮辋 过渡区 双向扫查 内外侧 径向
大连
两类动车维修地 * EMU 检修基地: 4 1-5 维修级别 * EMU 应用动车所: 11+24=35 1-2 检修级别
成都
汉口
长沙
南昌
超声波车轮探伤技术
2、高速铁路客运特点 (1) 节省旅客送达时间 在旅行时间方面，高速铁路在85～1058km 范围内，乘坐高速列车一般比乘坐其他公共交 通工具节省时间。 东京－新大阪 巴黎－里昂 515公里 417公里 2小时30分 2小时 3小时48分
超声波车轮探伤技术
2、转轮机构
转轮机构：电机、减速器、旋转编码器、转轮缘
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超声波车轮探伤技术
3、龙门架单元
升降臂
探头载体夹具座
踏面探头载体 轮辋内侧探头载体
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超声波车轮探伤技术
4、探头载体及夹具单元
组成 升降臂 探头载体 夹具座 踏面 探头载体 轮辋内侧 探头载体 作用 探头载体：垂直定位 探头载体：水平定位 探头：贴合到踏面 探头：贴合到轮辋内侧
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汉诺威－斯图加特 524公里
超声波车轮探伤技术
(2)安全和舒适
1985年联邦德国铁路、公路和民航运输的 事故率（每百万人公里的伤亡人数）之比大致 为1:24:0.8。公路大轿车的事故率为铁路的 2.5倍。 日本对20世纪70年代以来所发生的旅客生命 财产事故分析表明，汽车事故是铁路事故的 1570倍，飞机事故是铁路事故的63倍。
在线动态 检测
不落轮 检测
（1）车轮踏面探伤 每天的日常 （2）外形尺寸检测 检测 （3）踏面擦伤及剥离 踏面、轮辋、轮辐、轮轴 每24万公里 的全范围探伤检测。 （1）踏面、轮辋、轮辐、 轮轴的全范围探伤检测。 每48万公里 （2）镟修前后的外形尺寸 检测。 （3）轮辋应力检测。
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落轮检测
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超声波车轮探伤技术
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超声波车轮探伤技术
(5)占用土地少 一条双向四车道高速公路占地面积是双线 高速铁路的1.3倍～1.6倍 一个大型飞机场占地面积相当于1000km双 线高速铁路 (6)运输能力 日本东海道新干线年运量1.7亿人次，是航 空10倍，高速公路5倍，但运输成本只是其1/5 及2/5。
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超声波车轮探伤技术
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超声波车轮探伤技术
德国，ICE3，2002年，330km/h，科隆－法兰克福
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超声波车轮探伤技术
意大利，ETR500，1995年，300km/h，罗马－ 佛罗伦萨，双流制（25kV/50Hz,3kV）
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超声波车轮探伤技术
西班牙，AVE,1992年，与TGV-A基本相同，马德里－塞维利亚
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超声波车轮探伤技术
一、世界高速铁路概述
1、高速铁路发展 2、高速铁路客运特点 3、动车组的动力配置及编组 4、世界高速动车组展示
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超声波车轮探伤技术
1、高速铁路发展沿革
（1）铁路速度的划分
根据铁路线路允许运行的最高时速作以下划分： 普通铁路 100～160km/h 快速铁路 160～200km/h
88 74（海峡隧道） 1377（既有线）
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少了哪个国家呢？？
超声波车轮探伤技术 日本高速铁路
–东海道新干线
东北新干线延长线
–山阳新干线
–东北新干线 –上越新干线 –北陆新干线 –山形小型新干线 –秋田小型新干线 –东北新干线延长线
秋田小型新干 线 山形小型新干 线
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超声波车轮探伤技术 法国高速铁路
– 东南线
– 大西洋线
– 北方线
– 东南延伸线 – 地中海线 – 巴黎联络线
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超声波车轮探伤技术
德国高速铁路
– 汉诺威－维尔茨堡 – 曼海姆－斯图加特 – 汉诺威－柏林 – 科隆－法兰克福
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3
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超声波车轮探伤技术 中国的高速铁路
沈阳 北京 北京西 北京 济南 青岛 西安 郑州 武汉 南京 上海 上海南 杭州 福州 广州 广州东 新深圳 10 10 哈尔滨
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超声波车轮探伤技术
中国CRH系列高速动车组
Harmony
Human and nature Harmony technique Transportation tools
CRH1
CRH2
CRH3
CRH5
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超声波车轮探伤技术
B S P
庞巴迪 Bombardier 川崎重工 Kawasaki Import 西门子 Siemens 阿尔斯通 Alsthom
法国一条高速铁路的效益是一条6车道高 速公路的3倍多。
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超声波车轮探伤技术
3、动车组的动力配置及组成
普通列车
高速动车
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超声波车轮探伤技术
所谓动车组就是由动力车和拖车或全部由若 干动力车长期固定地连挂在一起组成的车组。
动车组动力配置方式有两种：一种是动力分 散，另一种是动力集中。动力分散又分为完全分 散和相对分散两种模式。 完全分散模式即高速列车编组中的车辆全部为 动力车，如日本的0系高速列车，16辆编组中全部 是动力车。
(7)环境污染轻
污染物排放量（g/人公里)
小汽车 CO NOX CH 9.30 1.70 1.10 高速列车 0.06 0.43 0.03
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超声波车轮探伤技术
(8)效率和效益 日本和法国的实践证明，其直接投资收益 都在12％以上，一般在10年之内即可还清全部 贷款，其社会收益率也在20％以上。
据日本资料，旅客由于从既有线改乘新干 线高速列车，每年可节约旅行时间3亿小时， 即每年节省的时间效益相当于当时修建东海道 新干线所需的全部费用。
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超声波车轮探伤技术
车轮检测重点部位
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超声波车轮探伤技术
3、车轮检测体系
车轮裂纹等故障会导致车轮破碎，造成重大事故。 国内从早期主要是依赖人工检测到现在已形成较为完善 的车轮检测体系，但随着提速及对安全性要求的提高，尤其
是对于轮对缺陷的早期检测，还需要全面和高效的自动化检
测设备。 目前，德国的ICE列车，要求每运行一定公里数就要定 期进行一次轮对质量状况的全面检测。
LY系列 轮对故障动态检测系统
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超声波车轮探伤技术
LU 不落轮移动式车轮检测设备
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超声波车轮探伤技术 三、LA系统组成
检测区
控制区
LA固、地面轨道单元
待检位 检测位
工位 待检位 检测位
作用 轮对排队、将轮对自动推入到检测位 探伤工作位：转轮、设定零触发位、轮对推出检测区 45
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超声波车轮探伤技术
日本的0系高速列车，16辆编组全部是动力车
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超声波车轮探伤技术
相对分散模式，即高速列车编组中大部分是动 力车，小部分为无动力的拖车，如日本的100系、 700系高速列车，16辆编组中有12辆动力车和4辆拖 车，即12动＋4拖。
与动力分散配置方式相对应牵引方式还有动力 集中配置方式。如德国的ICE1、ICE2和法国的TGV。
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超声波车轮探伤技术
(3)准时性 1000km内乘坐高速列车比乘坐飞机化时间少， 高速列车正点率高，日本平均误点0.6～0.8分，如 果晚点超过1分钟，既为晚点列车。
ICE平均正点率达90%，到站误差小于5分钟。 (4)能源消耗低(每人公里消耗能源比)
高速铁路 1 小汽车 5.79 飞 机 5.25