鐵路鋼軌人工檢測的弊端及自動化檢測技術

鐵路運輸發展方向及鋼軌檢測的意義

隨著經濟大發展和人類生活節奏的日益加快，人們對出現速度的要求越來越高，未來的鐵路運輸主要向高速化方向發展。鋼軌的質量上能否復合要求會對鋼軌的使用年限和高鐵的形勢安全產生重大的影響。

人工鋼軌缺陷檢測

目前,熱態鋼軌表面缺陷檢測主要采用人工在線巡查檢測方式,冷態鋼軌表面質量檢測則采用人工臺架檢測或在線固定點檢測方式進行。人工肉眼檢查存在漏檢率高,勞動強度大,主觀性強,對缺陷無法精確分析控制、跟蹤等系列問題。針對鋼軌表面質量人工檢測存在的諸多問題,國內外科研機構及高校利用光、電、電磁等手段開發了不同形式的鋼軌表面質量檢測系統?；阡撥壣a過程的自身特點和當前技術發展水平,機器視覺表面質量檢測成為目前較為成熟的一種檢測手段。

人工鋼軌表面質量檢測主要存在的問題

(1)檢測主觀性較強：不同人員經驗差異大,缺陷判斷標準不一,且高溫、高速下,肉眼很難發現判斷細小、半閉合缺陷。

(2)檢測環境惡劣：軋件高溫、熱輻射、不定時快速移動等特性,影響了檢測精度,甚至影響檢測人員安全。

(3)檢測不全面。受結構和工藝限制,較難甚至無法發現冷床上鋼軌上表面及中間部位的缺陷,且檢測為抽檢,檢測效率和可信度較低。

(4)缺陷的分析控制難度大：檢測數據少、漏檢率高,無法分析缺陷演變過程,不利于缺陷控制。

(5)人工成本高：單線剛性生產鋼軌時,100m鋼軌必須設置3個成品檢測點,每個檢測點至少4人。通過上述分析認為,人工檢測已無法適應企業智能化、低成本及高表面質量的要求,機器自動檢測是解決上述問題的唯一方法。

表面缺陷自動檢測技術隨著微電子技術、計算機技術、自動化技術和光電子技術的飛速發展,金屬表面缺陷檢測方法的研究越來越多,主要有以下方法用于金屬表面缺陷的自動檢測。

磁粉法檢測

磁粉法檢測的原理是在基體材料中實現磁場,根據缺陷處的漏磁場與磁粉的相互作用,當表面和近表面有不連續或缺陷時,則在不連續處或缺陷處磁力線發生局部畸變產生磁極。其優點是設備投資少,可靠性高,具有直觀性;缺點是操作成本高,不能對缺陷準確分類,檢測速度較低。顯然,該方法不適用高速運動的鋼軌表面質量檢測。

電渦流檢測

電渦流檢測有多種形式,常用的有常規渦流檢測、遠場渦流檢測、多頻渦流檢測和脈沖渦流檢測等,都是建立在電磁感應原理上,利用電渦流傳感器對鋼軌進行感應,鋼軌表面不同缺陷類型和形狀將產生不同類型的信號。其優點是檢測精度高、探測靈敏度高,檢測速度快,能檢測待檢測工件的表面及亞表面,且不受待檢測工件表面油污等雜質的影響;缺點是易將非缺陷結構判定為缺陷,誤檢率較高,檢測分辨率不容易調整。該方法目前在國內外鋼軌生產廠中均有應用,但受鋼軌形狀結構的影響只能檢測軌頭和軌底的表面缺陷,且受鋼軌表面光潔度的影響,缺陷誤報率極高。因此該方法只能作為鋼軌表面質量的輔助檢測手段,對頭底部分缺陷進行檢測。