鐵路鋼軌人工檢測的弊端及自動化檢測技術

鐵路運輸發(fā)展方向及鋼軌檢測的意義

隨著經(jīng)濟大發(fā)展和人類生活節(jié)奏的日益加快，人們對出現(xiàn)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(fā)展。鋼軌的質(zhì)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(chǎn)生重大的影響。

人工鋼軌缺陷檢測

目前,熱態(tài)鋼軌表面缺陷檢測主要采用人工在線巡查檢測方式,冷態(tài)鋼軌表面質(zhì)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(zhì)量人工檢測存在的諸多問題,國內(nèi)外科研機構及高校利用光、電、電磁等手段開發(fā)了不同形式的鋼軌表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)。基于鋼軌生產(chǎn)過程的自身特點和當前技術發(fā)展水平,機器視覺表面質(zhì)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(zhì)量檢測主要存在的問題

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

(2)檢測環(huán)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(fā)現(xiàn)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(shù)據(jù)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(chǎn)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(yè)智能化、低成本及高表面質(zhì)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(fā)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(xiàn)磁場,根據(jù)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(xù)或缺陷時,則在不連續(xù)處或缺陷處磁力線發(fā)生局部畸變產(chǎn)生磁極。其優(yōu)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(zhì)量檢測。

電渦流檢測

電渦流檢測有多種形式,常用的有常規(guī)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(chǎn)生不同類型的信號。其優(yōu)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(zhì)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(diào)整。該方法目前在國內(nèi)外鋼軌生產(chǎn)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(zhì)量的輔助檢測手段,對頭底部分缺陷進行檢測。