钢轨探伤车的检测运用模式与伤损分级探讨

■ 石永生 马运忠 傅强 程青

1 国外钢轨探伤车技术发展与应用

钢轨探伤车（简称探伤车）在国外发达国家早已替代人工探伤设备，成为检测在役钢轨伤损的主要手段。由于超声波对检测钢轨疲劳裂纹和其他内部缺陷检测具有灵敏度高、检测速度快、定位准确等优点，国内外探伤车对内部裂纹检测都采用了超声波探伤技术，受限于检测模式和超声技术，检测速度一般为10~70 km/h。

北美地区绝大多数探伤车采用停顿式作业方式，即探伤车发现可疑伤损后，需停车由探伤车操作员进行现场复核，确认后做标记并通知铁路维修部门，其平均检测速度多在10 km/h以下。澳大利亚及亚洲一些国家以大型超声波探伤车为主要检测设备，探伤车传感器为轮式及滑靴式，检测速度为25~40 km/h，采用停顿式作业方式。停顿式检测模式的缺点是必须封锁线路、开检测维修天窗，对铁路运输影响较大；优点是发现的伤损能够马上定位、定量、定性，并能够即时进行相应处理。探伤车检测人员除承担探伤车检测外，同时还要承担伤损定位、定量、定性的分析工作。线路维修人员可以根据探伤车报告直接进行线路维修。

西欧和日本大多应用连续式检测，获得的数据在检测后处理，伤损由人工另行复核。探伤车作业速度一般在40 km/h以下。连续式检测模式的缺点是在扎轮或调整不佳时探伤车不能退回来重新检测，需要补检，对发现的伤损需要探伤仪复核后才能定位、定量、定性，对伤损的处理相对滞后；优点是可以不用封锁线路开维修天窗，对铁路运输影响较小。探伤车检测人员承担探伤车检测和探伤车数据分析工作，伤损的最终定位、定量、定性由复核人员承担。探伤车提交的探伤报告仅是中间过程报告，探伤车伤损报警均列入报告，没有伤损级别划分，线路维修人员依据复核人员的最终复核结果进行线路维修工作。

2 我国铁路钢轨探伤车技术发展与应用

我国自20世纪80年代起开始利用外资引进探伤车。第1台探伤车于1989年交验，车体和检测设备均由澳大利亚生产，受设备能力等限制，探伤车最高检测速度仅30 km/h。20世纪90年代起，铁道部开始引进GTC-40型探伤车，截至2003年底，已配备并投入使用GTC-40型探伤车15台，检测速度40 km/h。铁道部在“十五”期间新购GTC-60型探伤车9台，检测速度60 km/h；“十一五”期间购置GTC-80型探伤车5台，检测速度为80 km/h。截至2010年底，全路探伤车设备总量达到28台（报废1台），所有铁路局均配备了探伤车。2007年底，全路投入使用的探伤车共23台，检测里程接近20万 km，平均单车年检测里程接近8 000 km，单车检测里程超过欧美国家50%以上； 2011年1—11月，投入使用22辆，累计检测301 559 km，平均检测里程为13 111 km。我国探伤车检测人员承担探伤车检测和探伤车伤损数据分析工作，并参与伤损的最终定位、定量、定性。具体运行中，探伤车运行初期检测人员参与探伤车伤损的复核工作，随着检测里程的增加，实际上探伤车仅提交探伤车检测报告，不再承担伤损的复核工作。我国的探伤车伤损报告分两级：确认伤损和疑似伤损。

3 钢轨探伤管理模式

目前我国探伤车的数量相对铁路运营里程仍然不足。为了能够使探伤车运用能力最大化，探伤车运用模式采用探伤仪和探伤车混合检测的二级探伤网络，对焊缝和道岔再专门补充焊缝和道岔探伤检测，探伤车的作业模式采用连续式作业模式。这样能够尽可能地提高探伤车的检测效率和检测覆盖区段。但随着探伤车技术的发展、高原铁路和高速铁路的兴建，探伤车的检测速度从40 km/h分阶段提高到60 km/h和80 km/h，对道岔区域从不能采集到有效数据发展到现在能部分采集到有效数据，每股钢轨从原来的12个检测通道发展到现在的15个检测通道，现已有的二级探伤网络已经不能适用高速铁路、高原铁路的探伤检测需求，探伤车的最大单车年检测里程达到了27 000 km，种种现象表明原来的检测模式和伤损分析模式已经不能适应新形势的发展需求，探伤车的检测运用模式需要进行革新和探讨。

高速铁路钢轨探伤的特点：站间距较大，大区间达到100 km；长大桥梁和隧道较多，人工上下道不方便；钢轨探伤天窗时间固定（00：00—04：00）。这些特点决定了人工利用探伤仪完成高速铁路正线探伤相对困难。高原铁路钢轨探伤的特点：站间距较大，大区间达到100 km；长大桥梁和隧道较多；高原地区不适合人工作业，更适合探伤车检测。高寒铁路钢轨探伤的特点：严寒地区冰雪覆盖线路，人工上下道困难，野外作业困难；小型探伤仪不具有恒温功能，耦合液不能加热，探伤效果难以保证。探伤车在GTS-60试块（加φ3 mm横通孔）：探伤车能够对0°通道5 mm的水平裂纹、37°通道3 mm螺孔裂纹、70°通道φ3 mm横通孔形成3点以上有效报警反射，满足《钢轨探伤管理规则》（TG/GW204—2006）第33条对探伤灵敏度的规定。探伤车的特点：探伤车具有自动化程度高、检测效率高、检测数据可追溯、检测结果重复性好、计算机辅助伤损识别、可夜间作业等优势。因此，建议在高速铁路、高原铁路和高寒铁路由探伤车承担主要检测任务，铁道部应综合调配满足这些线路的检测需求，其他线路根据探伤车保有量和技术状态承担二级探伤网络任务。建议有条件的线路试点停顿式检测或探伤车复核，为后一步的运用管理打下技术基础。

由于钢轨表面状况对探伤车超声检测结果影响较大。严重侧磨造成轨头形态变化会破坏探头耦合；轨面裂纹或剥离掉块会阻挡超声入射，造成检测盲区；表面钢轨斜裂纹也会形成轨头核伤状干扰反射；焊筋反射会干扰操作人员对焊缝及热影响区伤损的判断。因此建议：钢轨防断应综合治理，除加强探伤检测外，还要加强钢轨维护。钢轨焊接时做好焊筋打磨，减少焊筋反射产生的干扰；适时对钢轨进行修理性打磨，消除钢轨表面微裂纹，改善轨面超声入射效果。有条件的探伤车应安装钢轨表面状态监控装置，适时评价钢轨表面状况并提出维修建议。

随着检测里程的增加和检测数据量的增大，特别是高速铁路的探伤检测全部在夜间进行，在04：00完成数据采集后进行伤损分析，不利于伤损的发现和伤损的周期对比，因此建议探伤车伤损数据采集和分析应逐步分开。在管理中应追求人员的良好精神状态、设备的良好维护及人与设备的和谐共处。探伤车检测与伤损分析分开并在不同环境下进行，有利于探伤车检测设备的维护、伤损数据的最佳采集和综合分析。

4 钢轨探伤车伤损分级探讨

原来的探伤车伤损检测报告不区分伤损大小，操作员凭感觉划分确认伤损和疑似伤损，在复核中确认伤损可能复核为无伤损，疑似伤损也可能复核为重伤。一些操作员为了追求复核准确率，不报告一些小伤损，造成一定程度的漏检；但如果小伤损一概都报告，又会造成伤损准确率偏低。因此，原来的探伤车伤损报告格式已经不适合新形势的要求。

探伤车的最大特点在于检测速度高、人为因素小，但动态耦合、设备调整、钢轨表面状态等对B型图影响较大。探伤车使用较高检测灵敏度，也造成了一定程度的误报警。为了便于探伤仪复核，将探伤车检测得到的伤损分为3级，供探伤仪或焊缝探伤仪复核参考，最终由探伤仪或焊缝探伤仪对伤损复核定性。

（1）探伤车伤损分级原则和量值依据。探伤车一至三级伤损均是探伤车超声检测系统经过自动识别并报警后的B型图。探伤车一级伤损为在应出伤损的位置有伤损波的反射报警，但没有形成伤损形态走势；探伤车二级伤损为在应出伤损的位置有伤损波的反射报警，初步形成伤损走势；探伤车三级伤损为在应出伤损的位置有多通道伤损波的反射报警，并且确认不是干扰波和特殊钢轨内部形态形成的非伤损波。

（2）探伤车伤损分级与探伤仪复核对照原则。探伤车一级伤损：探伤仪按照正常检测灵敏度不易复核出来；探伤车二级伤损：探伤仪按照正常灵敏度认真复核能够复核出来；探伤车三级伤损：探伤仪在正常调整灵敏度的情况下肯定能够复核出来（或有反射报警）。

（3）探伤车伤损的周期检测动态变化原则。所有伤损一旦复核确认是伤损，必须报线路维修进行下一步处理。探伤车三级伤损复核后必须是“确认是伤损、干扰波或线路固有结构体反射”，一旦确认不是伤损，在下次检测中该处即使再出现此类较强反射也不判为伤损（探伤车检测和数据分析人员对复核结果有怀疑的例外）。探伤车二级伤损复核后没有确认是伤损，并且确认没有干扰波的情况下，如果下次检测时该处没有反射或反射波形没有发展，降为一级或不再判为伤损；如果下次检测时该处伤损图形有进一步发展，则可以维持二级伤损或升为三级伤损。探伤车一级伤损在复核后没有确认是伤损，如果下次检测时该处没有反射或反射没有发展，可以不再判断该处为伤损；如果下次检测时该处反射图形有进一步发展，可根据发展情况维持一级伤损或升级为二级伤损。

依据伤损分级伤损数量，能够很好地反映伤损变化趋势，控制较大伤损的出现就可以控制伤损的发展，控制伤损的发展变化就可以合理设定检测周期和保障线路安全。

5 探伤车运用新模式和伤损分级运用效果

广深线、青藏线（格拉段）及郑西、武广、京沪高速铁路使用探伤车检测替代钢轨探伤仪，但不取消焊缝探伤检测和道岔探伤检测，运用效果良好。

探伤车检测与伤损分析分开的探伤车运用模式在哈尔滨铁路局和铁道部基础设施检测中心（简称部检测中心）试点，效果良好。检测数据质量和伤损分析质量比以前都有所提高，并且能够进行详细的周期对比，能够有效防止人为漏检。

探伤车的停顿式检测或探伤车复核还需要寻找合适线路试点运行。

探伤车伤损分级在部检测中心经过1年的应用，GTC-301号钢轨探伤车在2011年实际完成有效检测试验里程12 176.2 km，报告伤损215处，累计报告对应三级级伤损4处，二级伤损25处，其余为一级伤损。从部检测中心的多次伤损报告及复核看出，一级伤损中复核确认率非常低，即使复核有伤损其伤损量值也不大；从三级伤损复核情况看，最终确认为有较大伤损或其他反射都有反射报警；二级伤损的复核情况介于一级伤损和三级伤损之间。伤损分级能够较好地反映探伤车连续式检测结果，方便复核人员复核调整，也便于伤损的监控和进一步处理，效果良好。

从验证结果看，探伤车能够在一些具备条件的线路上单独承担钢轨探伤检测任务，探伤车检测与伤损分析分开的探伤车运用模式更能适应目前探伤车的检测需求，探伤车伤损分级能够有效防止检测人员片面追求复核准确率造成一定程度的小伤损漏检，也能更好地给复核人员提供明确的参考依据。

[1]徐其瑞，刘峰. 钢轨探伤车技术发展与应用[J]. 中国铁路，2011(7)