城市轨道交通钢轨伤损检测技术

张瑄

天津轨道交通集团有限公司工务维修分公司天津300000

摘要：城市轨道钢轨损伤检测结果会直接影响着城市轨道的安全、正常运行。本文结合我国城市轨道钢轨伤损特征与发展过程分析，提出一些能够检测产品的性能和评估的无损伤检测方法，希望可以转变城市轨道交通钢轨伤损检测的现状，为交通轨道的正常运行提供参考。

关键词：城市；轨道交通；钢轨伤损；检测技术；

引言

俗话说：“要想富，先修路。”随着社会经济的发展，我国城市轨道交通也发生了前所未有的发展。在交通正常运转中，城市轨道交通的数量也在不断增多，如果处理不好，将会直接影响着列车的安全运转，继而影响人们的生活水平和生命安全。尤其是在近几年，人们对环境保护开始重视，对于交通振动和噪声功能等提出更高的要求。轨道结构恰好可以满足这一要求，减少在运行中的振动和噪声，为人们营造一个良好的生活环境。基于此，轨道交通的数量也变得越来越多，并在城市发展中起到非常重要的作用。因此，本文结合城市轨道交通建设实际情况，提出几点钢轨伤损检测的基础，希望可以让钢轨处于良好的状态下工作，从而为人们创造更多的福利，提供更多的经济效益。

一、钢轨伤损特征与发展过程

在钢轨使用阶段，一旦伤损严重机会出现轨面掉块的情况。如果处理的好，将会减少安全问题的出现；如果处理不好，很容易引发多方面出现问题，继而影响着交通的正常运转。

（一）钢轨伤损

通过对轨道运行的现场进行全面地分析之后，并做好轨底坡测量、钢轨顶面光带测量，对钢轨顶面裂缝和掉块情况进行分析后，可以发现会出现以下特征：

1.掉块情况只会发生在曲线上股钢轨部分的中轴线内侧，在外侧不会出现这种情况。同时，直线、曲线的下股也不会出现这样的情况。个别的夹直线会出现掉块现象。

2.研究发现，随着曲线半径的较少，掉块开始变越来越严重。

3.在列车进站前，距离车站几百米的位置掉块，出站防线曲线不会出现掉块的情况。

4.相邻掉块逐渐向两侧延伸。

5.在曲线上股钢轨容易发现掉块情况，钢轨磨损情况等。

（二）发展情况

随着使用，钢轨掉块会随着使用的时间变化而出现掉块情况。并且轨面掉块大多数是由裂缝发展而演变成掉块的情况。同时，当裂缝出现在曲线的上股，裂缝会出现平行等多种状态，大多数都和车轮滚动的方向一致。当用手触摸的时候，裂缝的部位会有明显的毛刺感觉。

随着裂缝的发展，局部接触应力和其它的应力会逐渐减少，在粘着力的影响之下，车轮会卷起裂缝从而大致掉块出现。

当钢轨出现掉块之后，很容易造成缺口，缺口会直接影响着车辆的平稳运行，在动力冲击的作用下，促使裂缝出现，继而形成新的掉块。

在掉块不断发展的过程中，裂缝也会沿着钢轨的表面朝着钢轨的内部发展，当裂缝达到一定深度的时候，就会导致钢轨头部断裂，如果再次深入，会严重危及到行车安全。

基于此，做好钢轨损伤检测就显得非常重要。我们可以结合钢轨检测技术分析，从裂缝初期就做好维护工作，以减少裂缝的出现，继而降低轨面掉块情况出现的概率。

二、钢轨伤损检测技术

（一）无损检测方法

1.射线探伤

射线探伤一般被用于焊接过程中焊接缝内部损伤情况的检测。在使用的过程中，主要是借助X射线进行照射检测，将焊接接头在照射的相片中或者是荧光屏幕当中，以确定焊接的质量，评判焊接的等级，从而根据底片的等级地确定缺陷形状的大小和权限的数量，继而及时发现裂缝等。通过使用焊接等级对机械焊接的成品进行质检验收，可以减少后期施工中掉块情况的出现。现阶段，这一技术主要被应用于大型锅炉等焊接的无损检测，减少其对检测物体的损伤。

2.磁粉探伤

这一探伤方法主要是借助磁场的作用，在磁场中，通过使用特此行的材料表层的缺陷会吸收铁粉。借助这一现象可以发现损伤的部位，并进行无损检测。磁粉探伤方法的分类可以结合实际漏磁方法不同功能分为磁粉法和磁感应法等，并将这一方法广泛地应用。由于方法比较简便，效率较高，因此在实践中可以结合实际选择采用这一方法。

3.超声波探伤

超声波探伤技术，顾名思义就是在实践中借助超声波的影响，对钢轨内部材料进行检测的无损检测技术。一般需要将超声波的频率控制在0.5MHz-10MHz范围内，这一技术属于机械振动的一种。

4.渗透探伤和全息探伤

渗透探伤和全息探伤是无损伤探测中最为常用，也是最为主要的两种方法。其中，前者主要借助材料物理特征，使用有色的颜料和荧光染料进行探索，因此，可以通过这一方式将缺陷呈现出来。所以，这种方法也被称为荧光探伤。后者则主要是借助激光和声学全息现象开展探测工作。通过分析，可以将缺陷以三维立体的结构呈现出来，继而实现判定的效果。

（二）无损伤检测探伤方法

1.超声波探伤

在运输过程中，由于车流量比较大，并且工序比较繁琐，因此探伤的时间也不能确定。对于目前铁轨损伤检测的过程中，超声波检测方式的穿越性比较强，并且涉及到的深度也相对较上，灵敏度比较高，并且可以对直径中产生的空气进行反应，并能够通过其位置和形状做好判断分析。此外，在其自身探测的过程中，安全性能比较高，并且使用起来比较便捷。通过使用这一技术，可以发现与直径相差约十分之几毫米的空隙，能够准确地发现反射的大小、形状等特征。同时，超声波探测仪操作简便，并且轻便易携带。因此，这种技术在实践中的应用也比较广泛的应用。

2.钢轨超声回波信号的小波降噪

为了加强对探伤措施的改善，在实践中可以对钢轨的轨头和钢轨的轨腰部位进行无盲区检测。在这一过程中，如果运用超声波检测方法，可以优化检测的技术，并确保设备对超声探测仪器进行有效改善，继而提高探测的准确度。为进一步加强探索的精准度，还可以借助数据整理，完善检测，可用小波的方式对傅里叶做好更替，在使用的时候，遇到超声波的信号不确定的情况，可以利用这些信号进行改善，并对其进行合理分析，通过小波方式降低噪声。

3.裂缝检查

裂缝检测一般被用于焊接质量检测的关键环节。在日常使用的过程中，由于裂缝中的回波高度比较大，并且比较宽，因此会出现多峰的现象。在使用探头移动的时候，反射波就会出现持续变化。另外，在探讨运行之后，裂缝的波峰会出现上下错动情况。值得关注的是，裂缝是一种比较危险的情况，这一问题不仅会影响着焊接接头的质量，甚至会导致应力集中，如果得不到及时调整，就会出现结构开裂，继而影响钢轨的正常使用。因此，工作人员在检查裂缝的过程中，一定要保证焊条和焊剂处于碱性的状态，必要的时候进行预热保温，并使用科学地方法进行焊接，从而增加焊接收缩的自由度。最后在使用超声波无损检测确定是否焊接成功，以从源头上减少焊接裂缝对钢轨整体运行造成的影响。

结语

总而言之，随着我国城市经济的发展，钢轨一定会成为城市道路网中不可或缺的重要组成部分。通过使用钢轨，拓宽道路的范围，提高交通运输的效率。但是，在使用钢轨运输的过程中，安全问题就成为值得重要的问题，一旦钢轨损伤，势必会影响整个轨道的正常运转。因此，检测技术在整个钢轨探测过程中起到非常重要的作用。通过检测，可以减少由于损伤而导致出现掉块的情况，继而确保钢轨的正常运转，保证列车的安全运行。

参考文献

【1】王凯峰.城市轨道交通钢轨病害检测与识别研究[J].工程技术：引文版，2016（8）：00105-00105.

【2】许一凡，章志平.城市轨道交通用钢轨维护现状及解决方案研究[J].科技与企业，2016（6）：186-186.

【3】贺延芳.城市轨道交通钢轨病害检测与识别研究[D].北京交通大学，2016.

【4】张永昕.城市轨道交通线路钢轨全寿命养护策略研究[J].城市建设理论研究：电子版，2015，5（24）.