铁路列车轮轴安全检测技术研究

铁路列车轮轴安全检测技术研究

李志涛

哈尔滨新世科技有限责任公司

摘要：在铁路交通领域，列车轮轴的安全性是保障列车运行和乘客安全的重要保障，随着铁路运输的日益发展和技术的进步，轮轴安全检测技术也变得尤为关键，轮轴在列车运行中承担着巨大的压力和负荷，其安全性和可靠性直接影响着列车运行的安全性和稳定性。基于此，本文简单讨论铁路列车轮轴安全检测的重要性，深入探讨铁路列车轮轴安全检测技术要点，以供参考。

关键词：铁路列车；轮轴安全检测；磁粉探伤

前言：轮轴安全检测技术的目标在于及时发现轮轴表面和内部存在的缺陷或损伤，以预防轮轴的断裂和其他安全隐患，这些检测技术通常包括非接触式检测和接触式检测两种方法，非接触式检测技术主要包括磁粉探伤、超声波检测、磁粒子检测等，能够对轮轴表面和近表面的缺陷进行有效探测，接触式检测技术则包括超声波共振法、磁化探伤等，可以深入轮轴内部进行检测。

1.铁路列车轮轴安全检测的重要性

轮轴是列车运行的关键组成部分，它们承载着整个列车的重量，并且在列车行驶过程中承受着各种力和压力，如果轮轴出现任何问题，例如裂纹、变形或其他损坏，将会对列车的安全性和稳定性造成严重威胁，通过对轮轴进行定期的安全检测，可以及早发现潜在问题，并采取相应的维修或更换措施，从而保证列车的安全运行。在铁路运输中，一旦发生列车脱轨或其他严重事故，不仅会造成人员伤亡和财产损失，还可能导致长时间的交通中断和运输系统瘫痪，通过定期对轮轴进行细致的检测，可以最大程度地降低轮轴故障导致事故发生的可能性，提高铁路运输的安全性和可靠性。及时发现和修复轮轴的问题，可以减少因轮轴损坏而引起的其他部件的磨损和损坏，从而降低维修成本并延长设备的使用寿命，这对于铁路运输系统的可持续性发展至关重要，可以有效地降低运营成本并提高设备的利用率。通过建立完善的轮轴检测机制和标准化的检测流程，可以实现对轮轴检测过程的监控和管理，确保检测结果的准确性和可靠性，有助于铁路运输管理部门及时了解列车运行状态，并采取必要的措施保障运输系统的安全和有效运行。

2.铁路列车轮轴安全检测技术要点

2.1磁粉探伤

在进行磁粉探伤之前，需要准备好相应的设备和材料，主要设备包括磁粉探伤机、磁粉喷枪、紫外灯等，磁粉探伤所需的材料主要包括磁粉、清洁剂和表面处理剂等，确保设备完好，材料齐全，以保证探伤的准确性和可靠性。待检轮轴应事先进行清洁和表面处理，以确保探伤时能够获得清晰的检测结果，清洁工作可采用机械清洗、化学清洗等方法，将轮轴表面的油污、锈迹等杂质清除干净，使用表面处理剂对轮轴进行处理，增加磁粉吸附的粘附力，提高探伤的灵敏度和准确性。在准备好待检轮轴后，需在轮轴表面施加磁场，采用直流磁场或交流磁场，使轮轴表面产生磁化，通过磁粉喷枪将磁粉均匀地喷洒在轮轴表面，磁粉会在裂纹或缺陷处产生集聚，形成明显的磁粉吸附线，从而可以清晰地显示出裂纹和缺陷。在施加磁场和磁粉后，使用紫外灯照射待检轮轴表面，裂纹和缺陷处的磁粉吸附线会在紫外光下呈现出明亮的荧光，检测人员通过观察和评估荧光图案，可以确定轮轴表面和内部的裂纹、缺陷等情况，判断轮轴的安全性和可靠性。

2.2超声波检测

超声波检测利用超声波在材料中传播的特性，通过测量超声波的传播速度和反射信号来判断材料的内部结构和缺陷情况，当超声波遇到材料内部的裂纹或缺陷时，会发生反射或散射，形成回波信号，通过分析这些回波信号的特征，可以确定裂纹的位置、大小和形状，从而评估轮轴的安全性。超声波检测设备通常由发射器、接收器、探头、信号处理系统等部分组成，发射器产生超声波信号，探头将超声波信号传播到被测材料中，接收器接收材料内部的回波信号，信号处理系统对接收到的信号进行处理和分析，最终得出检测结果，常用的超声波检测设备有超声波探伤仪、超声波测厚仪等[1]。在进行超声波检测时，需要设置一系列参数来确保检测的准确性和可靠性，包括超声波频率、发射脉冲宽度、接收增益等参数，超声波频率的选择应根据被测材料的厚度和所要检测的缺陷类型来确定，常用的频率范围为1MHz至10MHz，发射脉冲宽度的设置影响着超声波的穿透深度和分辨率，应根据具体情况进行调节，接收增益用于调节接收到的回波信号的幅度，以确保信号清晰可辨。在铁路列车轮轴的超声波检测中，常用的方法包括直接接触法和间接接触法，直接接触法是将超声波探头直接接触到轮轴表面进行检测，适用于表面缺陷的检测，间接接触法是将超声波探头通过耦合剂（如水、液体胶等）传播到轮轴表面进行检测，适用于内部缺陷的检测，在实际应用中，根据轮轴的具体情况和检测要求选择合适的检测方法。

2.3磁控传感器技术

在铁路列车轮轴安全检测中，通常采用的是磁控传感器作为检测装置，用于检测轮轴表面的磁场分布情况，传感器的选择应考虑其灵敏度、稳定性和抗干扰能力等因素，以确保能够准确、可靠地检测轮轴表面的磁场信号，在布置传感器时，需要考虑传感器与轮轴之间的距离和位置，以及传感器之间的布置方式，以最大程度地覆盖轮轴表面，并确保检测结果的准确性和可靠性。当轮轴表面存在磁场不均匀性或异常时，磁控传感器能够感知到磁场的变化，并将其转换为电信号输出，这些电信号经过放大、滤波和处理等步骤后，可以得到轮轴表面的磁场分布情况和异常信号，从而实现对轮轴安全状态的监测和检测。通过安装多个磁控传感器并以一定的间距沿轮轴表面布置，可以实现对轮轴表面磁场的全方位监测，当轮轴存在裂纹、磨损或其他异常情况时，会导致轮轴表面磁场的变化，磁控传感器能够及时感知到这些变化，并将其转化为电信号输出，通过对这些信号进行分析和处理，可以及时发现轮轴的安全隐患，保障列车的安全运行

[2]。

2.4涡流检测

涡流检测设备包括涡流探头、交流电源、数据采集系统等，涡流探头是将交流电源产生的高频交变磁场引入轮轴表面的装置，其设计需要考虑轮轴的几何形状、材料特性等因素，交流电源的频率和电流强度需要根据轮轴的尺寸和材料来确定，一般选择适当的频率和电流密度以确保检测的准确性和灵敏度。外部磁场和温度等因素都会影响涡流检测的结果，需要在相对稳定的环境条件下进行检测，通常在无风、无雨等天气条件下进行检测，需要控制周围的金属物体以减小外部磁场的干扰，检测时轮轴表面的清洁度也对检测结果有影响，需要确保表面无油污、锈蚀等杂质。在检测过程中，涡流探头接触轮轴表面后，会产生涡流感应信号，这些信号会被数据采集系统记录下来，利用信号处理算法对采集到的数据进行分析，通常采用傅立叶变换、小波变换等方法提取频谱特征，并结合模式识别算法对轮轴表面的缺陷进行识别和分类[3]。检测结果报告会详细描述轮轴表面的各种缺陷情况，包括裂纹、疲劳损伤、腐蚀等，给出相应的评价和建议，图像显示则是将检测到的涡流信号以图形的形式展示出来，可以直观地反映轮轴表面的缺陷位置和大小，便于工程师和技术人员进行进一步分析和处理。

结束语：铁路列车轮轴安全检测技术对于铁路运输的安全性和可靠性至关重要，随着科技的不断发展和铁路运输行业的进步，我们可以预见轮轴安全检测技术将会迎来更多的创新和突破。未来，我们期待着更加智能化、自动化的轮轴安全监测系统的出现，能够实现对轮轴的全面监测和预警，及时发现潜在的安全隐患，确保列车运行的安全性和稳定性。

参考文献：

[1]王兴, 郑飂默, 张晋塬. 高速重载铁路货车轮轴智能检测系统的研究[J]. 高技术通讯, 2023, 33 (02): 176-184.

[2]黄雷, 窦艳红, 王硕. 便携式白光共聚焦轮轴曲面划痕检测装置的研究[J]. 计量科学与技术, 2022, 66 (12): 36-40.

[3]曹青晨. 基于铁路货车轮轴超声波探伤工艺的研究[J]. 设备管理与维修, 2021, (20): 145-147.