摘要:新前端電子技術的迅速發展和進步，給工業中對鐵道輪對的無損檢測提供了基礎。針對新裝固定AURA系統和地下檢測站的新要求,前端超聲波和渦流檢測設備須朝微型化方向發展。起聲波和-滿流前端系統尺寸小，很容易安裝在靠近超聲波探頭和渦流傳感器的地方，利用這種結構,檢測系統和檢測設備的簡單化是完全可以實現的。本文中對ICE列車輪對超聲波探傷檢測進行了分析，使用的第二代 AURA的模塊，它是針對 ICE列車輪對的超聲波檢測而專門設計的。 小型化前端模塊對輪對的檢測是具有優越性的。

關鍵詞:鐵道車輛;輪對;無損檢測;檢則系統;原理。

1.前端技術

1.1 超聲波前端

如今的自動超聲檢測系統市場,需要價格合適, 且能在短時間內完成各種檢測任務的通用型電子模塊。為了滿足這些要求, IZFP公司已經開發了16 通道超聲波前端模塊,由于16/24通道( 16輸出、24輸入)線路板的緊湊設計,允許在最小的空間內安置復雜的檢測系統。它可以通過以太網進行網上操作,經任一通道提供檢測。 這種前端技術能應用于化學管道和容器、石油化工、電站、生產線的檢測和鋼鐵產品的前期檢查等等 。

1.2 起聲波和-滿流前端系統的共同特性

由于超聲波和渦流前端模塊尺寸小,檢測電路能很容易安裝在靠近超聲波探頭和渦流傳感器的地方。 利用這種結構,檢測系統和檢測設備的簡單化是完全可以實現的。特別是用短電纜進行探頭/傳感器與前端模塊之間模擬信號的傳輸,在同樣的外界環境下, 對減少額外的電磁感應或干擾是很有意義的。 通過以太網連接可以將數據遠距離傳送到主機。

2.起聲波和-滿流前端系統的共同特性

2.1  ICE列車輪對檢測

對于單個輪對的檢測,考慮到已有的 AURA系統,位于 Krefeld的德國鐵路工廠近來開發了裝有第二代 AURA的模塊。它是針對 ICE列車輪對的超聲波檢測而專門設計的 。 這些設備是Krefeld工廠提供維修服務必不可少的部分,在這套維護設備上可對 ICE列車輪對進行直接檢查并實施檢修 。

可以檢査出輪輻和輪盤的表面裂紋和缺陷。 用于輪輻和車輪檢測的傳感器由2個固定模塊和熱交換模塊組成,其中固定模塊適用于所有的輪對產品,而熱交換模塊用于特定結構輻板的檢測 。

對于每一個固定模塊,分離的 UT 前端電路集成于幾乎封閉的傳感器中 。 每個熱交換模塊有一個集成的 UT前端,取決于被測車輪的結構,處理單元采用包含 uT前端的通用模塊,探頭架與固定模塊一起考慮,放在被測車輪的適當位置 。模塊的連接是通過工具交換裝置實現的,它提供耦合劑和數字超聲信號的傳輸,3個l6通道的前端模塊在輪對的檢測中是有效的 。 現代化的網絡技術能確保將數字超聲渡數據傳輸,給負責數據采集和分析的工作站 。

超聲波探傷是通過輪對運動表面對超聲波的反射實現的。多達34個傳輸器用于車輪的輪相和輻板的檢測,前端電子和測試軟件能完成 A型掃描的記錄。 這一點,對于區分內部裂紋信號和非相關幾何示值之間的不同是很重要的,這也是由車輪輻板過渡區的幾何反射造成的 。 為了進一步降低檢測成本,只采用一種傳感器設備和接口,對輪對進行2個步驟的檢測。第一步,輪對的左側輪檢測。傳感器放在被測輪對上后,旋轉輪對并使被測表面潮濕以獲得優化的偶合條件。 實際檢測中要求旋轉車輪一 整圈以上。

采集信號完成以后,短時間內可獲得超聲波數據,并可得到檢測結果。數據評估過程自動化和超聲波數據處理的顯示,可以幫助操作人員確定檢測結果及其可接受性。

檢測的第二步,將從被檢測車輪上卸下的傳感器水平轉動l80度后,傳感器系統定位在輪對的右車輪,進而完成整副輪對的檢測。 對于整副輪對的檢測,包括數據顯示,只需要5 min的時間即可完成。額外的數據分析和結果評估,對于經驗豐富的操作人員來說也只需要幾分鐘。

2.2貨車輪軸組合檢測站

在大修過程中,輪對的更新是一項非常重要的工作。下面是關于輪調殘余應力的測量,這是使用由 IZFP公司提供的應力測量系統完成的。輪對的能修工可在加工車床上完成。 最后,使用由 IZFP 和 TEG公司提供的檢測系統,完成對輪網及輪軸缺陷(裂紋)的檢測還第一次完成了超聲波和渦流技術的結合,這些都是針對使用相控陣技術對輪相的檢測和對實心車軸的超聲檢測而采取的新方法。2004年秋,SRS公司授權檢測站配備了上述系統。

整個系統由中央主機控制,對于輪網和實心車軸的檢測功能集成在一個高級測試程序中 。

整個檢測過程是全自動的,對于輪細0檢測,超聲波傳感器和渦流傳感器被固定在踏面或輪網的背面。相控陣搜索單元置于軸身的限定區域。相控陣傳輸器的軸向位置與范圍,取決于被檢測軸的型號和結構。

超聲波技術已被廣泛用于輪網裂紋和缺陷的檢測,渦流技術則被應用于滾動表面裂紋的檢測 。 對于每個車輪,需要用12只超聲波傳感器和4只渦流傳感器進行檢測。

貨車車軸是實心的,對于車輪上橫向裂紋的超聲檢測,包括輪座、軸頸、防塵座和所有圓弧部位,要求選擇很多不同的入射角.為了減少軸檢測總的用時,采用由 GE檢測技術有限公司提供的相控陣系統。入射角從25°一75°不等。

2個l6多通道超聲波前端模塊和1個8通道渦流前端已用于輪輻的檢測,并安裝在靠近超聲波和渦流傳感器的地方。       .

檢測數據都是以數字形式傳送到主機,網絡技術提供與主機之間的數據傳送和數據共享。 COM- PAS系統,對于超聲波檢測,在軸體的每一面,可確定帶有14個參變量的相控陣搜索單元。

為了降低總費用和對空間的要求,輪對檢測站也就是運行相控陣搜索單元,也連接到主機上,從而實現了數據的傳輸和共享。

在輪網檢測過程中,自動處理檢測數據,由于數據已經被處理過,所以檢測結果可能相對直觀。 當檢測車軸的數據采集在現場進行時,超聲波和渦流的數據信息可能達到或超出閾值,由檢測人員進行評估,因為來自橫截面的圖形變化不允許自動分析,這就需要通過檢測人員來評定。 盡管如此,有一種定制的評估程序,它是 COMPAS軟件包的一部分,在數據評估過程中,可以給檢測人員以很大的幫助。

2.3  ICE車輪的地下檢測

為了用裝在列率輪對上的超聲波檢測儀檢測ICE高速列車的輪對,德國鐵路維修工廠建立了地下檢測系統。第一代地下檢測系統是由 DB、BAM、IZFP和TEG聯合完成的,并且很快應用在一些德國鐵路工廠中。 為了檢測列車輪對,需要將其吊離鐵軌,還要用適當的機械設備將其轉動 。 這樣,才可以檢測主動輪對和從動輪對。

對于地下檢測,考慮到減少檢測時間、提高可靠性、維護及管理工作最小化,提出了一個新的理念 。 這個理念包括 IZFP前端電子裝置的應用，這個裝置靠近傳感器。 通過以太網,可將超聲波檢測數據傳到用于軌道維護的主機上。這個過程要避免噪聲和錯誤的電纜連接。檢測完成以后,檢測設備必須移至下一個要檢測的輪對,因為不需電纜，所以可以減少檢測設置的時間它最重要的特點就是，該軟件將數據采集、數據顯示應用到了已拆卸的ICE輪對評估當中。

總結：

通過對這門課程的學習和編寫這篇論文，我深刻了解了無損檢測技術在工業發展的重要性，現在的常用的檢測裝置里鏈接探頭和傳感器的電纜通常要跨越很長的距離，但工業中的電磁干擾會引起信號強度的損失和信號質量的減弱，所以就需要完成本篇文獻描敘的IZFP的前端技術來使超聲波和渦流電路與數據收集通道分開，來與探測系統靠近。IZEP對動車無損檢測提供巨大的幫助，讓動車更安心快捷的出行，人們也會更樂于搭乘動車出游。學習本門課我也認識到了我今后在社會工作的責任，我會更加努力的學習來貢獻社會。

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