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产品信息  / News
超声波在铁轨完整性及健康检测的应用与发展
Shaw.Din     Charles.Huang             TECLAB
          中国高铁技术的近年来突飞猛进，在国际市场上也频频拿下大单。铁轨在重荷载情况下经过火车常年累月的反复碾踏，加上温度变化等影响，在铁轨的应力集中区容易产生疲劳，甚至裂缝。近年来相应的铁轨检测技术和手段也不短创新发展：从几十年前的锤敲听音检测到超声波A扫描人工检测，再到现在的全自动超声波高速探伤车在线检测，国内的铁轨完整性健康检测也在与时俱进，蓬勃发展。本文介绍了多种目前使用的超声波轨道检测技术及未来的研究方向。

    1. 手动轮式铁轨探伤仪   
   







   
      












      轮式铁轨探伤仪一般有双轮及单轮两种形式，双轮可以同时检测两条铁轨，检测效率高于单轮检测。将十几个MHz超声探头按照不同设计角度安装与轮式探头内。检测时，通过喷水到铁轨和轮式探头接触部位耦合，超声波信号从超声探头发射经轮式探头内部的水程，轨面的水膜耦合进入铁轨进行探伤检测。检测结果通过B扫描形式呈现。
   手动轮式铁轨探伤仪需要人工推动探伤仪在铁轨上行走进行检测。检测速度受限于人的行走速度，一般不高于5Km/h. 这种设备相对于传统的敲锤听音和超声波波A扫描单点测量技术，从准确性和效率上已经大大提高。但对于高速发展的铁路行业而言，这种检测效率还远不足满足当前的检测需求。

 2. 轮式铁轨在线探伤车





















      在线轮式轨道探伤车是在手动轮式探伤仪的基础上进行了提速升级。将轮式超声探头组安装到电车，汽车或者火车上，探头数量可以十几个到几十个，超声检测单元采用几十个通道并行工作模式，检测速度提升到十几公里每小时到近百公里每小时。检测结果任然采用超声波B扫描形式显示。检测结果可以保存到计算机进行后续分析。通过对检测信号的分析可以大致判断缺陷的位置深度以及大小当量。这种超声波轮式铁轨在线探伤技术是当前主流的铁轨检测手段。
 
     

















       轮式轨道探伤车检测时，超声主要从踏面沿铁轨的中轴线传播，主要检测铁轨的轨头，轨腰的内部裂缝，空洞等缺陷，这部分区域也是铁轨最容易出现裂缝等故障的地方。
       轨头侧面及轨底的部分位置相对而言不那么容易出现疲劳裂纹，对于这些部位的检测超声导波技术是一种可行的方案。


3. 超声导波轨道检测系统
    


















































     超声导波检测技术通过气压装置将KHz超声阵列探头压紧贴合铁轨，通过在铁轨表面产生导波进行长距离检测，一次检测长度可以数十米。该技术对于轨底及轨头侧面的裂缝，腐蚀或局部缺失非常敏感。但是由于压电式阵列探头需要贴合铁轨，不适合在线检测。
    为了将该技术用于在线检测，可以考虑将压电式导波阵列探头替换成EMAT电磁耦合超声探头，EMAT可以在检测时与铁轨表面提离1-4 mm,且不需要耦合剂。从而实高速在线式测量。相关技术有待进一步研究。