城市轨道交通车辆漏雨密封性的超声波检测技术

2015-06-29丁宝英刘和平

城市轨道交通研究 2015年9期

丁宝英刘和平

（南车青岛四方机车车辆股份有限公司，266111，青岛∥第一作者，高级工程师）

城市轨道交通车辆漏雨部位大多发生在车顶空调、空调新风口、车辆门窗、贯通道等处，主要进水路径有：车体钢结构空调平台焊缝处、空调新风口铝风道结合面处、车门上沿及门缝处、车窗周圈及贯通道上侧部位，通过以上路径，雨水进入车辆电气柜、设备柜及电气部件上，造成车辆部件腐蚀、电路短路、信号系统紊乱等故障，进而危及行车安全。

按照TB／T1802—1996《铁道车辆漏雨试验方法》要求，车辆制造时需进行车体钢结构的浇水试验和整车落成后的喷水试验，满足喷水结束后10～20 min内各部位不发生渗漏。车辆漏雨试验为例行试验，根据车辆制造现场统计数据，车辆整车落成后漏雨试验时，漏雨发生概率在30%左右，严重影响了产品质量和生产交付计划。因此，亟待开发一种新的检测技术来进行城市轨道交通车辆漏雨试验前的泄漏检测和漏雨后漏点的查找，为车辆运营提供安全保障。

本文依据汽车行业的应用经验，使用超声波检测泄漏原理，对超声波发生器、接收装置、检测探头、系统软件等进行优化配置，使之满足城市轨道交通车辆漏雨密封性能检测。

1 超声波检测技术原理

超声波是频率高于20 kHz、人耳听不到的声波。它具有方向性好、功率大、穿透能力强、易于获得较集中的声能，以及随传播距离增大衰减较快等特点。

在封闭的城市轨道交通车辆车厢内，放置超声波发生器，超声波在均匀的介质中以直线方式传播，当传播到界面或另一种介质的表面时，会发生反射、折射现象。在反射、折射时，其能量及波形都发生变化，能量的变化量取决于两种介质的声阻抗特性，两种介质的声阻抗特性差异愈大，则反射波的强度愈大。城市轨道交通车辆车厢内部件材料主要有钢、铝、酚醛玻璃钢、橡胶、塑料等，由于上述材料的声阻抗和空气声阻抗相差较大，超声波均不同程度地会发生反射；如果封闭车厢内有缝隙、孔洞，超声波将穿过该缝隙，用超声波检测探头扫描车体钢结构空调平顶焊缝、空调新风口铝风道结合面、车门上沿及门缝、车窗周圈及贯通道等部位，可捕捉到超声波，通过检测仪器分析、处理，可以判断出缝隙的大小、位置。超声波检测装置原理框图见图1。

图1 超声波检测装置原理框图

2 城市轨道交通车辆漏雨密封性超声波检测装置的功能和组成

城市轨道交通车辆漏雨密封性超声波检测装置具有以下功能：

1）检测高频率的超音波；

2）屏蔽低频率或人耳可以听到的声波；

3）超声波信号可转换为人耳可以听到的声波；

4）超声波信号可进行量化、数值化；

5）可储存测量数据、显示器显示泄漏处；

6）可传输测量数据到个人计算机上储存、分析、作结论。

城市轨道交通车辆漏雨密封性超声波检测装置组成见图2。

图2 城市轨道交通车辆漏雨密封性超声波检测装置组成

3 城市轨道交通车辆漏雨密封性超声波检测装置的应用

城市轨道交通车辆超声波泄漏检测分两步进行：第一步为车体钢结构泄漏检测；第二步为整车落成后泄漏检测。

3.1 车体钢结构检测

城市轨道交通车辆车体总组焊后，需对车体钢结构顶盖上通风器、雨檐、空调新风口、空调平台焊缝、车体侧墙门窗处、车体端墙贯通道处等进行浇水试验，以满足不泄漏、不渗漏之要求。

在浇水试验之前，使用超声波检测装置，对以上部位进行探测检查，预先检测是否有漏点，预先进行控制并处理。这可有效控制有漏点的车体流入下一工序，减少返工返修时间，以提高产品质量。车体钢结构检测位置见图3所示。

图3 车体钢结构超声波检测部位图

3.2 整车检测系统

城市轨道交通车辆总组装竣工后，按照工艺流程，需对整车进行漏雨试验，应满足TB／T1802—1996《铁道车辆漏雨试验方法》的要求：喷水强度不小于3 mm／min，喷头处水压不小于0.10 MPa，喷头至喷水表面的距离不大于1.5 m，喷水时间不小于3 min；喷水结束后10～20 min内再检查各部位是否满足不渗漏的要求。

在车辆漏雨试验前应设计超声检测工序，对车辆车门接缝处、车体空调平台焊缝处、车窗接缝处、车内风道和电器设备接缝处、贯通道折棚处等进行漏点检测，可预先发现漏点从而处理漏点，因而大大降低了返工返修时间，以满足生产计划要求。整车超声波检测部位见图4所示。