铁路车辆轮对检测技术研究

摘 要：随着社会经济水平的不断发展，我国铁路运输事业的发展也越来越迅速，铁路运输企业是铁路行业中的重要组成部分，主要是各种货物的运输，随着铁路运输事业的不断发展，铁路车辆设备出现的故障问题也越来越多，本文主要对铁路车辆的轮对故障进行分析，探讨车辆轮对检测技术，旨在提高车辆运输过程中的安全水平。

关键词：车辆运输 轮对 检测技术

中图分类号：U279 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）10-0-01

引言

车辆轮对是现代铁路车辆中的重要部件，是保证铁路运输安全、铁路车辆正常运行的关键，在铁路车辆运行过程中，轮对故障比较常见，车辆轮对故障会影响车辆的荷载能力，还会对车辆的通行速度以及其他各个方面的生产产生十分重要的影响，因此，对车辆的轮对故障进行处理，加强对轮对故障的检测，是铁路车辆运输过程中一个十分必要的过程。在车辆轮对故障检测过程中，轮对故障的检测方法有动态检测、静态检测等措施，不同的方法适应于不同的故障，在检测过程中必须要合理地选择检测技术，同时要做好车辆轮对的日常维护和保养，提高轮对的工作效率，减少故障率。

一、车辆轮对故障检测方法分析

在铁路车辆的运行过程中，轮对是机车车辆与钢轨接触的部分，是两个车轮牢固地压装在同一根车轴上组成的，轮对的主要作用是保证运输车辆可以在铁轨上运行，保证运行方向准确，同时要承受来自机车车辆的全部荷载，包括静态荷载和动态荷载两个部分，将车辆的荷载传递给钢轨，同时将因为线路不平顺带来的荷载传递给机车车辆的各个零部件。此外，机车车辆的驱动以及制动过程也是通过轮对完成的，在铁路车辆设计过程中，对车轴以及车轮的组装压力和压装过程有十分严格的要求，一般要求车辆轮对的内侧距离要保持在1353±3mm范围之内，而且为了确保车辆可以稳定运行，除了要降低轮轨之间的相互作用力以及阻力之外，车轴轴颈和车轮踏面的加工椭圆度和偏心度以及车轮轴的颈椎度都不能超过要求范围。

随着铁路运输事业的发展，货车的承载重量越来越大，对货车的安全性和稳定性的要求也越来越高，在长期运行过程中，轮对很容易受到磨损。从历史记录来看，车辆轮对故障的发生率较高，而且出现轮对故障的时候会带来严重的危害，很容易导致人员伤亡，不仅会对人们群众的生活，还会对人民群众的正常生活和国家的利益构成威胁。在铁路车辆的实际运行过程中，为了能够对运行质量进行保证，必须要对轮对故障进行及时处理，定期加强轮对故障的检测，对轮对故障进行处理。从当前实际情况来看，对轮对故障进行检测时，主要方法有两种，一种是静态检测法，一种是动态检测法，静态检测法主要针对的是车辆检修过程中的相关测量工作，动态检测法则主要针对的是车辆运行过程中的相关测量过程，可以在线测量车辆轮对。无论是静态检测还是动态检测，其检测包括的内容主要以下几个方面：第一，便携式测量方式，这种测量方式主要是对轮对的单一几何尺寸以及几个几何尺寸进行测量的过程，使用的主要工具是传感器，这种测量方法具有十分明显的优势，操作也比较简单，在测量过程中没有明显的缺点，唯一的问题是测量过程中的参数不够全面，而且测量过程中的自动化程度较低。第二，接触式自动测量方式，这种测量方式是将轮对支起之后，对其进行推动，使轮对旋转，然后检测轮对问题的一种方法，检測过程中主要的工具是接触式传感器，在检测过程中很容易出现传感器损坏。第三，非接触式测量方式，这种测量方式所旋转的主要技术是CCD技术以及激光传感技术，不仅能够在线测量轮对的故障，而且检测的速度很快，由于效率很高，所以这种检测方式在轮对检测过程中十分常用。

二、车辆轮对检测技术

1.静态检测技术

1.1专用卡尺法。静态检测法是车辆静止过程中进行检测的一种方法，当前实际操作过程中卡尺法主要用于LLJ-4型铁路车辆的轮对中，这种检测方法的操作十分简单，但是也存在一些缺点，在测量的过程中不能实现自动化测量，必须要人工测量，而且由于人工测量会导致读书不准，误差较大，会影响检测结果的精准性。

1.2轮对自动测量装置。轮对自动测量装置是对轮对故障进行自动检测的一种工具，这种装置的基础是平行四边形结构，利用该装置可以同时检测车辆轮对的各种参数，主要包括车轮踏面直径、车轮踏面的磨损情况、擦伤情况，如果检测结果比较理想，测量系统中的导向机构正好与平行四边形机构中的测量尺边缘部分相对应，则可以将自动测量装置放置在踏面的滚动圆上，在这种情况下，踏面滚动圆和内侧面之间的距离要控制在70mm左右。利用测量机构对车轮进行测量的时候，可以利用激光位移传感器对波形进行记录，一般检测出来的波形为梯形，然后可以对测量结果进行比较，对于弹面上的任意点之间的距离进行测量。对于平行四边形测量结构而言，测量尺平动的主要发生因素为三个参数差值，利用位移传感器可以将这个差值测量出来，通过检测可以反映出踏面上的擦伤情况，如果有擦伤，则测量尺寸会出现相应的移动，而且移动的方式主要是在局部位置中，经过进一步测量，还可以对踏面的擦伤长度、擦伤的深度、剥离的长度等相关参数进行测量。平行四边形的轮对自动测量装置的测量周期大约为40秒，而且各个部分的测量误差比较小，能够充分确保测量的精确性，测量结果中，轮对弹面上的任一点之间的距离控制在0.3mm以下，轮缘厚度的误差保持在0.4mm以下，踏面的磨损误差保持在0.2m以下，在对轮对进行检修的时候，应该要讲车轮从机车上卸载下来，然后方便使用检测仪器或者装置进行测量。

2.动态检测技术

2.1超声遥测检测装置。超声检测装置属于自动化检测装置，可以利用超声检测，实现对车辆轮对的非接触式检测，不需要直接接触轮对就可以完成检测目标，所以当车辆在运行的时候也可以进行检测。如果铁路车辆的运行速度控制在每小时5km以内，则可以利用超声遥测传感器对车轮各个表面之间的距离进行测量，然后对各种数据进行分析，得到铁路车辆相关参数，例如对轮缘的厚度、车辆的直径以及踏面的磨损情况、垂直磨耗。利用超声遥测检测装置对轮对故障进行检测的时候，得到的参数误差不是很大，所以可以得到比较精准的测量值，但是该装置也有一定的问题，即测量得到的数据比较复杂，而且在安装设备的时候难度比较大。

2.2以图像为基础自动检测方法。以图像为基础的检测方法有十分广泛的应用，主要包括以下几个方面：第一，车轮踏面形状自动检测装置，对于这种检测装置而言，主要包括五个部分，分别是激光束、车轮检测器、CCD以及同步检测传感器和遮光板，当车轮通过检测装置的时候，可以通过激光束的照射，利用光电传感器捕捉到车轮边缘情况，同时可以选择高速随机光栅摄影，对各种画面进行清晰地记录。第二，利用轮对自动诊断装置，可以在车轮上投射缝隙光的光带，从而可以很好地辨认出轮对的轮廓，另外，以摄像机对光束进行捕捉，可以将轮缘的厚度、踏面的磨损情况进行反映。国际上对图像检测方法的研究比较多，随着我国铁路故障研究技术的不断深入，基于图像的检测方法在我国取得了较大的成就。

2.3加速度峰值评法。对车轮的踏面损伤进行检测的装置是上世纪由日本研发出来的，在钢轨座安装两个相同的加速度传感器，使得这两个加速传感器的半轮周长为车轮周长的二分之一，同时对前后四分之一周长的振动进行测量。车轮踏面损伤检测装置不仅能够检测出踏面的损伤，还能对车辆通过检测点时的速度进行测量，但是由于该测量系统会被车轮踏面损伤而引起的冲击波形和钢轨的共振波形重叠现象影响，所以如果单纯地依靠加速度峰值，很难对车轮踏面的磨损情况反映全面。

结语

综上所述，铁路运输事业的快速发展，使得铁路运输任务越来越繁重，我国铁路运输管理过程中，安全事故主要来自于铁路车辆故障，例如一些车辆的电氣故障、硬件设备故障等，对这些故障没有及时防范，导致事故不断扩大，最终带来严重的安全后果。轮对故障是铁路车辆运行过程中的常见问题之一，由于轮对在铁路车辆中具有十分重要的地位，所以在铁路车辆运行过程中必须要积极加强对轮对故障的处理，及时对故障问题进行分析，做好检测工作，防止轮对故障问题带来的严重影响。在轮对检测过程中常用的检测方法有静态检测、动态检测两种，针对车辆设备的不同状态，要采取不同的检测方法，及时预防各类故障。

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