無損檢測 軌道交通雙軌探傷 漏磁檢測系統 編制說明

1、中國材料與試驗團體標準無損檢測 漏磁檢測 軌道交通雙軌探傷檢測系統編制說明一、標準編制說明內容1、工作簡要過程，來源、主要參加單位和工作組成員等鋼軌探傷車電磁檢測項目是基于國家自然科學基金委員重大科學儀器開發(fā)專項“鋼軌接觸疲勞及裂紋多物理高速巡檢監(jiān)測技術攻關”；鐵路總公司重大課題“高鐵鋼軌淺表層缺陷快速檢測關鍵技術研究及裝備研制”的產業(yè)化項目，該檢測系統采用漏磁檢測原理，安裝在鐵路軌道車輛上進行在役鋼軌的動態(tài)檢測，最高檢測速度80km/h為現有超聲波檢測提供有效補充。主要參加單位和工作組成員有：南京航空航天大學，王平、賈銀亮、李開宇、石玉、姚恩濤；中鐵第四勘察設計院集團有限公司，耿明、許勇、何

2、杰；中國鐵道科學研究院，張玉華、熊龍輝、李培、鐘艷春；南京派光高速載運智慧感知研究院有限公司，徐維磊、趙戰(zhàn)軍。2、標準化對象簡要情況及制修訂標準的原則1）標準化對象簡要情況（1）產品標準 產品主要品種、產量及生產廠家目前，世界上鐵路總里程約137萬公里，而且世界各大鐵路公司在高鐵領域的投資不斷增加。截至2020年底，我國鐵路運營里程14.6萬公里，其中高鐵運營里程3.8萬公里，較“十一五”末增長近5倍，占世界高鐵運營里程的2/3以上。鋼軌電磁檢測系統作為高技術、高附加值的檢測工程裝備，從設計到建造的過程，分別涉及到鋼鐵、冶金、石化、裝備制造、電子信息、工程安裝、無損檢測、通訊、化工、機電等領域

3、，該項目的實施，不僅可以促進我國鐵路產業(yè)的發(fā)展，對我國機械設備制造業(yè)及冶金、材料生產的發(fā)展也具有十分重要的推動作用，對促進相關技術和產業(yè)進步，擴大社會就業(yè)，產生積極的影響。 產品主要用途及質量情況主要分為三個部分：硬件設計、結構安裝設計、軟件數據分析。1、檢測部分硬件設計電磁檢測系統主要包括傳感器、調理電路、采集卡和工控機，他的主要功能是對傳感器獲取的電壓信號進行處理和采集，最后送至工控機進行儲存，其硬件組成框圖如圖所示。圖1 檢測系統硬件組成框圖 檢測系統的檢測過程是：檢測探頭部分的磁芯施加直流激勵源，磁化被測鋼軌試件，霍爾傳感器陣列檢測被測鋼軌試件的漏磁場變化情況，獲取漏磁信號。經過調理電

4、路放大、低通濾波后，計算機的采集卡把采集到的漏磁信號處理分析，進行漏磁成像顯示，反映出被測鋼軌試件表面缺陷分布和特征。2、檢測部分軟件設計包括數據采集、處理、存儲、傳輸、回放。根據實際需求實現軟件界面友好，方便操作，數據準確的處理軟件。2.1.原始數據采集顯示界面原始數據采集顯示界面在主控界面中，實時顯示區(qū)按傳感器陣列通道方向及左右軌道LX、LY、RX、RY分別進行三維圖像顯示，可隨時切換方向觀察數據特性，也可選擇單獨通道進行數據顯示。顯示區(qū)可對于細小波動進行放大顯示觀看當前位置數據特征。主控界面還集成顯示當前時間，里程進度值顯示。系統里程校準功能均在主控界面實現。圖2 原始數據采集顯示界面2

5、.2.數據處理顯示界面數據處理界面包含4個顯示區(qū)，分別為報警查看區(qū)，可對缺陷深度大于一定值的位置進行細節(jié)查看，包括原始數據及數據處理的宏觀數據；數據顯示區(qū)1可以對原始數據處理結果按照頂面及軌距角面分別按每米距離進行顯示，顯示數據包括傷損數量、最大深度、平均深度三條曲線；數據顯示區(qū)2可對一段時間內的數據處理數值按0.1s分辨率進行顯示；當檢測到深度超過額定值的裂紋是，系統會在報警顯示區(qū)進行報警顯示。圖3 數據處理顯示界面3.數據保存系統對數據保存分為4部分：（1）對所有采集數據進行無損保存，保存為原始歷史檢測數據；（2）對傷損位置進行原始數據段保存，便于直接回看傷損位置數據；（3）對數據處理結果

6、進行完整保存，生成檢測傷損列表，包含傷損位置，傷損數量，最大深度平均深度等信息；（4）對缺陷深度大于額定值的嚴重傷損信息進行單獨保存。其中原始數據保存為 里程m 年_月_日 時 分 秒.dat格式文件, 數據處理結果保存在DefectInfo_年_月_日.txt文件,嚴重傷損信息保存在WarningDefectInfo_年_月_日.txt文件中。 2）制修訂標準的原則（1）制修訂標準的依據或理由鋼軌是鐵路交通運行的基礎，鋼軌是鐵路軌道的主要組成部件，長期使用過程中出現的裂紋傷損和材料老化等問題可能會直接威脅行車安全。列車長期頻繁的在鋼軌上行駛，在養(yǎng)護不佳的條件下，便會導致鋼軌表面產生疲勞裂紋傷

7、損。早在2009年，1164次列車在河北野三坡鐵路段，由于鋼軌斷裂的原因，致使其6節(jié)車廂脫軌，雖然無人員傷亡，但給鐵路安全帶來不好的影響也給國家?guī)砹藝乐氐膿p失。2011 年在北京石景山南站該列車再次因鐵軌斷裂發(fā)生脫軌事故。2016 年在印度距離北方城市坎普爾大約100公里，有14節(jié)車廂脫軌，導致百余人傷亡，經相關部門調查，大概率事故原因是由鋼軌斷裂引起。由此可見,鋼軌頂表面裂紋傷損等問題如不及時發(fā)現解決，就有可能會嚴重威脅鐵路運行安全。而在鐵路的軌道探傷過程中，探傷檢測系統的設計是極為重要的一環(huán)，需要對檢測系統的設計過程以及設計指標做出進一步的規(guī)定。制修訂標準的原則遵循“面向市場、服務產業(yè)、

8、自主制定、適時推出、及時修訂、不斷完善”的標準編制原則，并與技術創(chuàng)新、試驗驗證、產業(yè)推進、應用推廣相結合，統籌推進。在確定本標準主要內容時，綜合考慮生產企業(yè)的使用習慣和用戶的利益，尋求最大的經濟、社會效益，充分體現了標準在技術上的先進性和技術上的合理性。本標準的起草宗旨：在符合適用性的前提下，盡量降低標準的各項要求、簡化方法過程，從而達到降低生產成本的目的。本標準在結構編寫和內容編排等方面依據GB/T 1.1標準化工作導則 第1部分：標準的結構和編寫進行編寫。本課題集中了科研院所、制造廠商、最終用戶等多方優(yōu)勢，組成創(chuàng)新能力強、知識結構合理的技術攻關團隊，利用產、研、用技術攻關團隊的優(yōu)勢，可保障

9、本課題的順利進行。采用國際標準和國外先進標準的項目本標準為自主起草。國內尚未有類似的標準，國外已有類似的標準，故本標準采用國際規(guī)范或國外先進技術。本標準水平為國際先進水平。標準主要內容（包括牌號、成分、性能指標、型號、各種參數、公式、試驗方法、 檢驗規(guī)則等）確定的論據（包括試驗、驗證、統計數據等），修訂標準時，應列有新舊標準的對比分析。為了配合國家自然科學基金委員重大科學儀器開發(fā)專項鋼軌接觸疲勞及裂紋多物理高速巡檢監(jiān)測技術攻關檢測系統總要求a)探傷作業(yè)最高速度：不小于15km/h。b)系統檢出率：不小于90%。c)系統誤報率：不大于5%。d)鋼軌淺表層傷損檢測深度：5mm。e)鋼軌淺表層裂紋檢

10、測寬度：大于0.3mm。f)連續(xù)工作時間：不小于5小時。g)MTBF時間：不少于5000小時。本標準規(guī)定了檢測系統的最大時速、系統檢出率、系統誤報率、淺表層檢測深度、淺表層檢測寬度、連續(xù)工作時間、平均故障間隔時間本標準規(guī)定了檢測系統內部的探頭、磁軛、滑靴、檢測工控機的技術要求本標準規(guī)定了檢測系統的檢測軟件可實現讀取采集數據、檢測數據的存儲、與檢測主機通信并設置信號調理電路參數等功能。本標準規(guī)定了檢測系統的外觀、安全要求、。本標準的起草宗旨：在符合適用性的前提下，盡量降低標準的各項要求、簡化方法過程，從而達到降低生產成本的目的。本標準在結構編寫和內容編排等方面依據GB/T 1.1標準化工作導則

11、第1部分：標準的結構和編寫進行編寫。本課題集中了科研院所、制造廠商、最終用戶等多方優(yōu)勢，組成創(chuàng)新能力強、知識結構合理的技術攻關團隊，利用產、研、用技術攻關團隊的優(yōu)勢，可保障本課題的順利進行。主要試驗（或驗證）結果的分析、綜述報告、技術經濟論證，預期的經濟效果等。項目的核心技術于2019年8月進行了專家測試，證明了系統具有檢測表面、內部傷損的能力和檢測速度。2020年12月，設備以安裝于小型巡檢車以安裝于小型巡檢車和手持兩種方式由南京金陵檢測工程有限公司進行了測試，證明了系統在實際線路上具有檢測表面、亞表面、內部傷損的能力。2020年12月，設備以安裝于小型巡檢車和手持兩種方式由南京地鐵運營責任

12、有限公司進行了測試，證明了系統在實際線路上具有檢測表面、內部傷損的能力。2019年12月，國鐵集團科信部組織召開了高鐵鋼軌淺表層缺陷快速檢測關鍵技術研究及裝備研制技術方案評審會，確定了探傷車技術條件。電磁檢測技術于2016年-2017年期間，在上海鐵路局工務段和南京橋工段進行了應用，證明能有效發(fā)現鋼軌表面和近表面?zhèn)麚p，且檢測速度快，準確度高。設備已搭載于GTC-80型探傷車，通過了技術評審，并進行了使用測試，獲得了國家鐵路局型號合格證和制造許可證。2022年3月，在教育部科技查新站進行了科技查新，查新結論為項目成果在國內外相關文獻中除該項目成員文獻未見與該項目相同的文獻報道。2022年4月中國

13、儀器儀表行業(yè)協會組織召開了該項目科技成果評價會，專家組包含6位院士，專家組評價結論如下：項目研究成果技術難度很大，創(chuàng)新性很強，為解決國產替代方面的問題做出了積極貢獻，項目成果取得了顯著的社會效益和經濟效益。項目總體達到國際先進水平，研制的鋼軌表面?zhèn)麚p高速漏磁檢測系統屬國際首創(chuàng)，在表面?zhèn)麚p檢測、里程同步、激光對中指標方面達到國際領先水平。6、與有關的現行的方針、政策、法律、法規(guī)和強制性標準的關系。本標準與我國的現行法律、法規(guī)和強制性國家標準沒有沖突。7、對征求意見及重大分歧意見的處理經過和依據。本標準制定過程中，尚無出現未采納的重大分歧意見。標準水平建議，預期的社會經濟效果。本標準依據這些軌道雙軌探傷設備相關條例標準對超聲探傷以及電磁探傷部分作相關規(guī)定，并結合我國鐵路線路運行的實際情況制定。在符合工業(yè)生產適用性的前提下，盡量降低各項要求、簡化方法過程，從而達到降低生產成本的目的。通過多種檢測技術加強對鋼軌母材易產生傷損的高風險處進行針對性無損檢測，提高系統整體可靠性。同時也將