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[摘 要]主要介绍了钢轨轨头核伤的特点、危害及钢轨探伤车原理，探伤车漏检伤损主要原因分析，减少伤损漏检的措施等内容，通过这些举措进一步完善重载铁路钢轨探伤车轨头核伤的技术。
[关键词]重载铁路；钢轨探伤车；轨头核伤
中图分类号：J51-4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0162-01
1. 前言
在铁路线路不断向我国内陆及高原地区延伸，光靠人工探伤已不能满足维护需要，钢轨探伤车的应用大大提高了探伤的效率，但其也暴露了许多问题，漏检现象时常发生。
2.重载铁路轨道
20世纪50年代以来，由于运输能力大，效率高，运输成本低，重载铁路运输受到世界各国铁路的重视，特别是一些地域辽阔，资源丰富的地区，煤炭等大宗货物和矿石。
重载铁路的建设和发展代表了国家的科技水平和经济实力。重载运输是一个综合系统项目，涉及路基，桥梁和隧道等基础设施，铁路，机车，运输管理或安全监控等设备。重载铁路项目包括铁路，枕木和路轨。钢轨直接与车轮接触。然后，压力逐渐通过枕木和道床传到路基上。轨道工程的材料和几何形状受部件和路基的影响，直接确定驾驶安全。
钢轨表面结皮或掉落的主要原因是钢轨的质量不能满足要求。轨道部件和轨道表面不平整的破坏的主要原因是接头处的强冲击力的重复作用，这导致这些部位处的部件的疲劳伤损造成的。在重载和高载列车对重载铁路的影响下，钢轨的伤损发展非常迅速。它可能会在一两天内从轻伤钢轨发展到重伤钢轨。
3.钢轨轨头核伤的特点、危害及钢轨探伤车原理
3.1轨头核伤特点及其危害
该探伤车检测速度快，适应性强，但灵活性差，需要人工检查。该探伤仪灵敏度高，灵活性好，但稳定性差，受操作人员的人为因素影响较大。随着铁路运输的发展，高效的铁路探伤车辆越来越多地承担着探伤任务。轨道中的横向疲劳裂缝通常称为轨道头。它通常出现在胎面8?12mm处，距离内侧5?10mm，其方向接近轨道的垂直轮廓，它有10°?25°倾角（单线）或接近垂直（双线）的胎面。核伤分为白色和黑色的核心，其中大部分发生在钢轨头部。其主要原因是存在缺陷，如白点，气泡，非金属夹杂物或轨道中的严重偏析。在列车的重复载荷下，这些疲劳源逐渐扩大，形成疲劳痕迹（即核伤）。当疲劳疤痕不与外部空气接触时，表面光滑且有光泽，通常变成白核。当这种疲劳疤痕进展到轨头表面并被进入的水分氧化时，它被称为黑核。核损伤可能导致横杆断裂，是最危险的钢轨疲劳缺陷之一。西方国家的铁路主要由无缝线路组成，轨道中的缺陷主要是核伤。大多数国家只有在核损害面积超过铁路运输区域30%的情况下才需要改变轨道。在更换导轨之前，法国甚至已经放宽至55%。标准要求比国外要严格得多，只要确认是伤，就要求必须换轨。
3.2探伤车超声检测系统及其核伤检测原理
轨道探伤车使用超声波探测轮模式进行钢轨损伤的在线检测。每个探头有三个70°晶圆。折射入轨道的超声横梁的折射角约为70°，扩散角大。随着车辆的行驶，同一点的头部受损会多次发生。检测以及由大扩散角引起的核损伤的方向不是特别敏感，甚至可以发现垂直损伤。
轨道超声检测系统是以轨道损伤为检测对象的检测系统，分为两部分：超声波电子系统和探针轮支撑机构。超声波电子系统包括超声波探头组件，数据采集和处理系统以及控制显示计算机系统。等待车轮支撑机构安装在检车车辆第二端的转向架轴箱上，是超声波车轮组装的装载和安装平台。超声波探测轮组件是超声波发射和接收的基本单元。它安装在探轮支撑机构上，主要完成超声波测试过程中电能和声能的转换。目前，GTC-80检测车每个钢轨有15个超声波通道。数据采集和处理系统安装在电子系统柜内，主要控制超声波的发射，接收和超声波信号的采集和数据处理。控制显示计算机系统与网络模式下的数据采集机处理系統通信，主要负责空间转换和自动损坏识别，并以B型显示图的形式实时向操作员显示识别的损坏数据。该系统可以在线实时检测轨头磁芯瑕疵和螺栓孔裂纹。
4.探伤车漏检伤损主要原因分析
4.1探伤系统自身原因
4.1.1探轮与钢轨对中不良
由于对齐不良，波错过的测试被损坏。主要声束偏离轨道中心，导致无法在某些区域扫描并错过检测。由于对齐不良导致的二次波损坏较差。X-Fire探头可以70°来回偏转超声波。晶片可以发射超声波。第二个波浪在被铁轨下颚反射后，可以覆盖测量仪，并在仪表角处扫描核测量仪。如果自动对准不良，X-Fire型探针轮偏离轨道的纵向中心线，并且由70°倾斜晶片发射的超声入射点改变，导致次要波偏离，并且扫描范围变为体积更小，从而造成漏检的危害。重载铁路公司使用新开发的勘探车轮试验装置在轨距角度缺少核检查的情况下切割轨道，然后在上部试验台上进行测试。测试表明，当车轮状况良好时可以检测到伤损；逐渐向外拉，直到偏移量达到4毫米，伤损不能被检测到。此时，正常显示0°底波，但系统无法显示发生了对中偏差。
4.1.2X-Fire型探轮晶片偏斜角度设置不适用于75kg/m钢轨检测
某条重铁（粗线）的粗线全部为75kg/m钢轨，下线（空线）全部为60kg/m钢轨。X-Fire探测轮倾斜70°晶片的倾斜角度为17.5°，这在检测到60kg/m的导轨时更好。当检测到75kg/m的轨道时，由晶片发射的超声波被轨道的下部轨道部分反射，二次波不能有效地覆盖测量角度的范围。经过计算和分析，在这种情况下，X-Fire型散射体偏离晶片的超声入射角为9.2°，7.4°的超声入射角对于检测75kg/m量规角处的小核伤更有效。X-Fire探头70°晶片的相应偏转角度为14°。如果倾斜角度不合理，如果同时发生定心缺陷，则X-Fire型探头的二次波将进一步偏离，反射超声波将较少接收或无法接收，从而更容易错过伤损。 4.1.3伤损位置及取向
在超声波探伤中，当伤损方向垂直于超声波束传播方向时，反射能量最强，探测效果最好。相反，当伤损方向平行于超声波束的传播方向时，反射能量最弱。被检出。
4.2外部原因
4.2.1检测速度
由于高速运行和伤损的自动识别，高速检测过程中核伤检测的灵敏度低于探伤仪，同时也产生大量的杂波。在高速检测中，速度越高，灵敏度调节越敏感。如果灵敏度调整不及时，低灵敏度会导致系统无法检测，而高灵敏度会产生更多杂波。
4.2.2钢轨轨面状态
轨道的轨道面状况对探伤的检测质量有很大的影响。由轨道形态变化引起的严重轨道磨耗将破坏探头耦合；轨道表面裂纹或剥离掉块会阻塞超声波事件，造成盲点检测；表面斜向裂缝也会形成轨头核伤，干扰反射，焊缝反射会影响操作人员对焊接和热影响区域伤损的判断。
4.2.3线路条件
线路不平顺，探测轮会产生上下弹跳和左右摇晃。此时，一台重要的示波器可以看到界面波，监测波，底波和其他剧烈的抖动。如果0°界面波跳出门，其他通道将无法正常检测，这可能会导致错误检测。在轨道表面松动机车或油涂层可能导致较差的动态耦合并影响检测。
4.3人为因素
钢轨探伤技术强大。它要求检验人员不仅要熟练地操作检测設备，而且要了解超声波A型显示器和B型显示器的轨道结构和波形含义，并确定伤损是否由波形识别组合引起具有现场经验。如果数据分析师经验不足或干扰了异常波动，将会造成人为漏检。
5.减少伤损漏检的措施
从轨道探伤车结构的角度来看，导致轨道探伤车缺失探伤的主要原因是自动故障与超声波晶片入射角的不正确对准。因此，必须改进探伤车的设计，以有效减少探伤车的漏检伤损。从用户角度出发，降低检测速度，加强组织维护，合理调整参数，改善线路状况和轨面状况，提高人员操作技能和分析能力，可以减少错过检测车辆的检测伤损。
5.1改进E-core自动对中E-core硬件系统改进和软件系统升级。但由于技术封锁，E-core自动对齐效果的提升需要SPERRY的支持。
5.2研究晶圆的合理入射角度现有的测试系统不适用于国产75kg/m钢轨检测，造成大量漏检问题。使用该公司的内置式探测车轮试验台，我们继续研究75kg/m轨道式仪表在核测量仪上的应用。晶圆的入射角度是针对测试轮定制的。
5.3加强数据对比分析，分析数据时，应使用双屏幕进行回放，前一次和第二次测试的数据应同步播放。当发现可疑伤损时，可以比较前一周期的数据以提高识别可疑伤损的能力。
5.4做好维护和调整机械结构。根据标准调整探针轮，轮架悬架，E型芯，伺服驱动器，联轴器水嘴和内缘水嘴的技术状态，并做好定期维护。
5.5改善线路质量，改善路面状况对不平整的路段进行大面积夯实或人工维修，及时抛光不良钢轨，及时更换磨耗超限轨道。
6.结束语
综上所述，通过对重载铁路钢轨探伤车漏检轨头核伤的分析，找到其产生原因，有系统本身、车速和人为因素等问题，针对这些问题采取应对措施，使得重载铁路钢轨探伤车漏检轨头核伤的现象大大减少。
参考文献
[1]石永生，张全才，李杰，等.探伤车与探伤仪的轨头核伤检测能力对比分析[J].铁路技术创新，2016（1）：99-101.
[2]郭江龙.重载铁路钢轨探伤车漏检轨头核伤的原因和应对措施[J]. 建筑工程技术与设计， 2017（5）.
[3]李锦， 牟国义， 马铁雷. 钢轨探伤漏检螺孔裂纹的原因分析和应对措施[J]. 铁道建筑， 2010（11）：132-134.
[4]高振坤，丁韦，李力，等. 重载铁路钢轨闪光焊接头轨头核伤实例分析[J]. 焊接技术， 2012， 41（11）：48-49.
[5]秦怀兵.钢轨探伤车漏检伤损原因分析及对策研究[J]. 铁道建筑， 2016（12）：117-120.
[6]丁韦，李力，李金华，等.重载铁路钢轨闪光焊接头推凸根部断裂分析及防止方法[J].焊接技术， 2013， 40（2）.
[7]丁韦， 张宪良， 赵国，等.钢轨闪光焊推凸缺陷的形成及预防对策[J]. 铁路技术创新， 2016（2）：55-57.
[8]张琳琅.铲斗刀板型钢焊接接头超声波探伤缺陷原因分析[J]. 无损探伤， 2017（4）：46-48.
[关键词]重载铁路；钢轨探伤车；轨头核伤
中图分类号：J51-4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0162-01
1. 前言
在铁路线路不断向我国内陆及高原地区延伸，光靠人工探伤已不能满足维护需要，钢轨探伤车的应用大大提高了探伤的效率，但其也暴露了许多问题，漏检现象时常发生。
2.重载铁路轨道
20世纪50年代以来，由于运输能力大，效率高，运输成本低，重载铁路运输受到世界各国铁路的重视，特别是一些地域辽阔，资源丰富的地区，煤炭等大宗货物和矿石。
重载铁路的建设和发展代表了国家的科技水平和经济实力。重载运输是一个综合系统项目，涉及路基，桥梁和隧道等基础设施，铁路，机车，运输管理或安全监控等设备。重载铁路项目包括铁路，枕木和路轨。钢轨直接与车轮接触。然后，压力逐渐通过枕木和道床传到路基上。轨道工程的材料和几何形状受部件和路基的影响，直接确定驾驶安全。
钢轨表面结皮或掉落的主要原因是钢轨的质量不能满足要求。轨道部件和轨道表面不平整的破坏的主要原因是接头处的强冲击力的重复作用，这导致这些部位处的部件的疲劳伤损造成的。在重载和高载列车对重载铁路的影响下，钢轨的伤损发展非常迅速。它可能会在一两天内从轻伤钢轨发展到重伤钢轨。
3.钢轨轨头核伤的特点、危害及钢轨探伤车原理
3.1轨头核伤特点及其危害
该探伤车检测速度快，适应性强，但灵活性差，需要人工检查。该探伤仪灵敏度高，灵活性好，但稳定性差，受操作人员的人为因素影响较大。随着铁路运输的发展，高效的铁路探伤车辆越来越多地承担着探伤任务。轨道中的横向疲劳裂缝通常称为轨道头。它通常出现在胎面8?12mm处，距离内侧5?10mm，其方向接近轨道的垂直轮廓，它有10°?25°倾角（单线）或接近垂直（双线）的胎面。核伤分为白色和黑色的核心，其中大部分发生在钢轨头部。其主要原因是存在缺陷，如白点，气泡，非金属夹杂物或轨道中的严重偏析。在列车的重复载荷下，这些疲劳源逐渐扩大，形成疲劳痕迹（即核伤）。当疲劳疤痕不与外部空气接触时，表面光滑且有光泽，通常变成白核。当这种疲劳疤痕进展到轨头表面并被进入的水分氧化时，它被称为黑核。核损伤可能导致横杆断裂，是最危险的钢轨疲劳缺陷之一。西方国家的铁路主要由无缝线路组成，轨道中的缺陷主要是核伤。大多数国家只有在核损害面积超过铁路运输区域30%的情况下才需要改变轨道。在更换导轨之前，法国甚至已经放宽至55%。标准要求比国外要严格得多，只要确认是伤，就要求必须换轨。
3.2探伤车超声检测系统及其核伤检测原理
轨道探伤车使用超声波探测轮模式进行钢轨损伤的在线检测。每个探头有三个70°晶圆。折射入轨道的超声横梁的折射角约为70°，扩散角大。随着车辆的行驶，同一点的头部受损会多次发生。检测以及由大扩散角引起的核损伤的方向不是特别敏感，甚至可以发现垂直损伤。
轨道超声检测系统是以轨道损伤为检测对象的检测系统，分为两部分：超声波电子系统和探针轮支撑机构。超声波电子系统包括超声波探头组件，数据采集和处理系统以及控制显示计算机系统。等待车轮支撑机构安装在检车车辆第二端的转向架轴箱上，是超声波车轮组装的装载和安装平台。超声波探测轮组件是超声波发射和接收的基本单元。它安装在探轮支撑机构上，主要完成超声波测试过程中电能和声能的转换。目前，GTC-80检测车每个钢轨有15个超声波通道。数据采集和处理系统安装在电子系统柜内，主要控制超声波的发射，接收和超声波信号的采集和数据处理。控制显示计算机系统与网络模式下的数据采集机处理系統通信，主要负责空间转换和自动损坏识别，并以B型显示图的形式实时向操作员显示识别的损坏数据。该系统可以在线实时检测轨头磁芯瑕疵和螺栓孔裂纹。
4.探伤车漏检伤损主要原因分析
4.1探伤系统自身原因
4.1.1探轮与钢轨对中不良
由于对齐不良，波错过的测试被损坏。主要声束偏离轨道中心，导致无法在某些区域扫描并错过检测。由于对齐不良导致的二次波损坏较差。X-Fire探头可以70°来回偏转超声波。晶片可以发射超声波。第二个波浪在被铁轨下颚反射后，可以覆盖测量仪，并在仪表角处扫描核测量仪。如果自动对准不良，X-Fire型探针轮偏离轨道的纵向中心线，并且由70°倾斜晶片发射的超声入射点改变，导致次要波偏离，并且扫描范围变为体积更小，从而造成漏检的危害。重载铁路公司使用新开发的勘探车轮试验装置在轨距角度缺少核检查的情况下切割轨道，然后在上部试验台上进行测试。测试表明，当车轮状况良好时可以检测到伤损；逐渐向外拉，直到偏移量达到4毫米，伤损不能被检测到。此时，正常显示0°底波，但系统无法显示发生了对中偏差。
4.1.2X-Fire型探轮晶片偏斜角度设置不适用于75kg/m钢轨检测
某条重铁（粗线）的粗线全部为75kg/m钢轨，下线（空线）全部为60kg/m钢轨。X-Fire探测轮倾斜70°晶片的倾斜角度为17.5°，这在检测到60kg/m的导轨时更好。当检测到75kg/m的轨道时，由晶片发射的超声波被轨道的下部轨道部分反射，二次波不能有效地覆盖测量角度的范围。经过计算和分析，在这种情况下，X-Fire型散射体偏离晶片的超声入射角为9.2°，7.4°的超声入射角对于检测75kg/m量规角处的小核伤更有效。X-Fire探头70°晶片的相应偏转角度为14°。如果倾斜角度不合理，如果同时发生定心缺陷，则X-Fire型探头的二次波将进一步偏离，反射超声波将较少接收或无法接收，从而更容易错过伤损。 4.1.3伤损位置及取向
在超声波探伤中，当伤损方向垂直于超声波束传播方向时，反射能量最强，探测效果最好。相反，当伤损方向平行于超声波束的传播方向时，反射能量最弱。被检出。
4.2外部原因
4.2.1检测速度
由于高速运行和伤损的自动识别，高速检测过程中核伤检测的灵敏度低于探伤仪，同时也产生大量的杂波。在高速检测中，速度越高，灵敏度调节越敏感。如果灵敏度调整不及时，低灵敏度会导致系统无法检测，而高灵敏度会产生更多杂波。
4.2.2钢轨轨面状态
轨道的轨道面状况对探伤的检测质量有很大的影响。由轨道形态变化引起的严重轨道磨耗将破坏探头耦合；轨道表面裂纹或剥离掉块会阻塞超声波事件，造成盲点检测；表面斜向裂缝也会形成轨头核伤，干扰反射，焊缝反射会影响操作人员对焊接和热影响区域伤损的判断。
4.2.3线路条件
线路不平顺，探测轮会产生上下弹跳和左右摇晃。此时，一台重要的示波器可以看到界面波，监测波，底波和其他剧烈的抖动。如果0°界面波跳出门，其他通道将无法正常检测，这可能会导致错误检测。在轨道表面松动机车或油涂层可能导致较差的动态耦合并影响检测。
4.3人为因素
钢轨探伤技术强大。它要求检验人员不仅要熟练地操作检测設备，而且要了解超声波A型显示器和B型显示器的轨道结构和波形含义，并确定伤损是否由波形识别组合引起具有现场经验。如果数据分析师经验不足或干扰了异常波动，将会造成人为漏检。
5.减少伤损漏检的措施
从轨道探伤车结构的角度来看，导致轨道探伤车缺失探伤的主要原因是自动故障与超声波晶片入射角的不正确对准。因此，必须改进探伤车的设计，以有效减少探伤车的漏检伤损。从用户角度出发，降低检测速度，加强组织维护，合理调整参数，改善线路状况和轨面状况，提高人员操作技能和分析能力，可以减少错过检测车辆的检测伤损。
5.1改进E-core自动对中E-core硬件系统改进和软件系统升级。但由于技术封锁，E-core自动对齐效果的提升需要SPERRY的支持。
5.2研究晶圆的合理入射角度现有的测试系统不适用于国产75kg/m钢轨检测，造成大量漏检问题。使用该公司的内置式探测车轮试验台，我们继续研究75kg/m轨道式仪表在核测量仪上的应用。晶圆的入射角度是针对测试轮定制的。
5.3加强数据对比分析，分析数据时，应使用双屏幕进行回放，前一次和第二次测试的数据应同步播放。当发现可疑伤损时，可以比较前一周期的数据以提高识别可疑伤损的能力。
5.4做好维护和调整机械结构。根据标准调整探针轮，轮架悬架，E型芯，伺服驱动器，联轴器水嘴和内缘水嘴的技术状态，并做好定期维护。
5.5改善线路质量，改善路面状况对不平整的路段进行大面积夯实或人工维修，及时抛光不良钢轨，及时更换磨耗超限轨道。
6.结束语
综上所述，通过对重载铁路钢轨探伤车漏检轨头核伤的分析，找到其产生原因，有系统本身、车速和人为因素等问题，针对这些问题采取应对措施，使得重载铁路钢轨探伤车漏检轨头核伤的现象大大减少。
参考文献
[1]石永生，张全才，李杰，等.探伤车与探伤仪的轨头核伤检测能力对比分析[J].铁路技术创新，2016（1）：99-101.
[2]郭江龙.重载铁路钢轨探伤车漏检轨头核伤的原因和应对措施[J]. 建筑工程技术与设计， 2017（5）.
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[6]丁韦，李力，李金华，等.重载铁路钢轨闪光焊接头推凸根部断裂分析及防止方法[J].焊接技术， 2013， 40（2）.
[7]丁韦， 张宪良， 赵国，等.钢轨闪光焊推凸缺陷的形成及预防对策[J]. 铁路技术创新， 2016（2）：55-57.
[8]张琳琅.铲斗刀板型钢焊接接头超声波探伤缺陷原因分析[J]. 无损探伤， 2017（4）：46-48.