無損檢測 軌道交通雙軌探傷 漏磁檢測系統(tǒng) 編制說明

1、中國材料與試驗團體標(biāo)準(zhǔn)無損檢測 漏磁檢測 軌道交通雙軌探傷檢測系統(tǒng)編制說明一、標(biāo)準(zhǔn)編制說明內(nèi)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(xué)基金委員重大科學(xué)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(shù)攻關(guān)”；鐵路總公司重大課題“高鐵鋼軌淺表層缺陷快速檢測關(guān)鍵技術(shù)研究及裝備研制”的產(chǎn)業(yè)化項目，該檢測系統(tǒng)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(xiàn)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(xué)，王平、賈銀亮、李開宇、石玉、姚恩濤；中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，耿明、許勇、何

2、杰；中國鐵道科學(xué)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(biāo)準(zhǔn)化對象簡要情況及制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則1）標(biāo)準(zhǔn)化對象簡要情況（1）產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)品主要品種、產(chǎn)量及生產(chǎn)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(lǐng)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(tǒng)作為高技術(shù)、高附加值的檢測工程裝備，從設(shè)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(lǐng)域

3、，該項目的實施，不僅可以促進我國鐵路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對我國機械設(shè)備制造業(yè)及冶金、材料生產(chǎn)的發(fā)展也具有十分重要的推動作用，對促進相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)進步，擴大社會就業(yè)，產(chǎn)生積極的影響。 產(chǎn)品主要用途及質(zhì)量情況主要分為三個部分：硬件設(shè)計、結(jié)構(gòu)安裝設(shè)計、軟件數(shù)據(jù)分析。1、檢測部分硬件設(shè)計電磁檢測系統(tǒng)主要包括傳感器、調(diào)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(tǒng)硬件組成框圖 檢測系統(tǒng)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(jīng)過調(diào)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(shè)計包括數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、傳輸、回放。根據(jù)實際需求實現(xiàn)軟件界面友好，方便操作，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的處理軟件。2.1.原始數(shù)據(jù)采集顯示界面原始數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)特性，也可選擇單獨通道進行數(shù)據(jù)顯示。顯示區(qū)可對于細小波動進行放大顯示觀看當(dāng)前位置數(shù)據(jù)特征。主控界面還集成顯示當(dāng)前時間，里程進度值顯示。系統(tǒng)里程校準(zhǔn)功能均在主控界面實現(xiàn)。圖2 原始數(shù)據(jù)采集顯示界面2

5、.2.數(shù)據(jù)處理顯示界面數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理的宏觀數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)顯示區(qū)1可以對原始數(shù)據(jù)處理結(jié)果按照頂面及軌距角面分別按每米距離進行顯示，顯示數(shù)據(jù)包括傷損數(shù)量、最大深度、平均深度三條曲線；數(shù)據(jù)顯示區(qū)2可對一段時間內(nèi)的數(shù)據(jù)處理數(shù)值按0.1s分辨率進行顯示；當(dāng)檢測到深度超過額定值的裂紋是，系統(tǒng)會在報警顯示區(qū)進行報警顯示。圖3 數(shù)據(jù)處理顯示界面3.數(shù)據(jù)保存系統(tǒng)對數(shù)據(jù)保存分為4部分：（1）對所有采集數(shù)據(jù)進行無損保存，保存為原始歷史檢測數(shù)據(jù)；（2）對傷損位置進行原始數(shù)據(jù)段保存，便于直接回看傷損位置數(shù)據(jù)；（3）對數(shù)據(jù)處理結(jié)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(shù)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(yán)重傷損信息進行單獨保存。其中原始數(shù)據(jù)保存為 里程m 年_月_日 時 分 秒.dat格式文件, 數(shù)據(jù)處理結(jié)果保存在DefectInfo_年_月_日.txt文件,嚴(yán)重傷損信息保存在WarningDefectInfo_年_月_日.txt文件中。 2）制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則（1）制修訂標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)或理由鋼軌是鐵路交通運行的基礎(chǔ)，鋼軌是鐵路軌道的主要組成部件，長期使用過程中出現(xiàn)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(dǎo)致鋼軌表面產(chǎn)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?yán)重的損失。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(dǎo)致百余人傷亡，經(jīng)相關(guān)部門調(diào)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(xiàn)解決，就有可能會嚴(yán)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(tǒng)的設(shè)計是極為重要的一環(huán)，需要對檢測系統(tǒng)的設(shè)計過程以及設(shè)計指標(biāo)做出進一步的規(guī)定。制修訂標(biāo)準(zhǔn)的原則遵循“面向市場、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、

8、自主制定、適時推出、及時修訂、不斷完善”的標(biāo)準(zhǔn)編制原則，并與技術(shù)創(chuàng)新、試驗驗證、產(chǎn)業(yè)推進、應(yīng)用推廣相結(jié)合，統(tǒng)籌推進。在確定本標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容時，綜合考慮生產(chǎn)企業(yè)的使用習(xí)慣和用戶的利益，尋求最大的經(jīng)濟、社會效益，充分體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上的先進性和技術(shù)上的合理性。本標(biāo)準(zhǔn)的起草宗旨：在符合適用性的前提下，盡量降低標(biāo)準(zhǔn)的各項要求、簡化方法過程，從而達到降低生產(chǎn)成本的目的。本標(biāo)準(zhǔn)在結(jié)構(gòu)編寫和內(nèi)容編排等方面依據(jù)GB/T 1.1標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)合理的技術(shù)攻關(guān)團隊，利用產(chǎn)、研、用技術(shù)攻關(guān)團隊的優(yōu)勢，可保障

9、本課題的順利進行。采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進標(biāo)準(zhǔn)的項目本標(biāo)準(zhǔn)為自主起草。國內(nèi)尚未有類似的標(biāo)準(zhǔn)，國外已有類似的標(biāo)準(zhǔn)，故本標(biāo)準(zhǔn)采用國際規(guī)范或國外先進技術(shù)。本標(biāo)準(zhǔn)水平為國際先進水平。標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容（包括牌號、成分、性能指標(biāo)、型號、各種參數(shù)、公式、試驗方法、 檢驗規(guī)則等）確定的論據(jù)（包括試驗、驗證、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等），修訂標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)列有新舊標(biāo)準(zhǔn)的對比分析。為了配合國家自然科學(xué)基金委員重大科學(xué)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(shù)攻關(guān)檢測系統(tǒng)總要求a)探傷作業(yè)最高速度：不小于15km/h。b)系統(tǒng)檢出率：不小于90%。c)系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了檢測系統(tǒng)的最大時速、系統(tǒng)檢出率、系統(tǒng)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了檢測系統(tǒng)內(nèi)部的探頭、磁軛、滑靴、檢測工控機的技術(shù)要求本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了檢測系統(tǒng)的檢測軟件可實現(xiàn)讀取采集數(shù)據(jù)、檢測數(shù)據(jù)的存儲、與檢測主機通信并設(shè)置信號調(diào)理電路參數(shù)等功能。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了檢測系統(tǒng)的外觀、安全要求、。本標(biāo)準(zhǔn)的起草宗旨：在符合適用性的前提下，盡量降低標(biāo)準(zhǔn)的各項要求、簡化方法過程，從而達到降低生產(chǎn)成本的目的。本標(biāo)準(zhǔn)在結(jié)構(gòu)編寫和內(nèi)容編排等方面依據(jù)GB/T 1.1標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則

11、第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)合理的技術(shù)攻關(guān)團隊，利用產(chǎn)、研、用技術(shù)攻關(guān)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(jié)果的分析、綜述報告、技術(shù)經(jīng)濟論證，預(yù)期的經(jīng)濟效果等。項目的核心技術(shù)于2019年8月進行了專家測試，證明了系統(tǒng)具有檢測表面、內(nèi)部傷損的能力和檢測速度。2020年12月，設(shè)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(tǒng)在實際線路上具有檢測表面、亞表面、內(nèi)部傷損的能力。2020年12月，設(shè)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(zé)任

12、有限公司進行了測試，證明了系統(tǒng)在實際線路上具有檢測表面、內(nèi)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(guān)鍵技術(shù)研究及裝備研制技術(shù)方案評審會，確定了探傷車技術(shù)條件。電磁檢測技術(shù)于2016年-2017年期間，在上海鐵路局工務(wù)段和南京橋工段進行了應(yīng)用，證明能有效發(fā)現(xiàn)鋼軌表面和近表面?zhèn)麚p，且檢測速度快，準(zhǔn)確度高。設(shè)備已搭載于GTC-80型探傷車，通過了技術(shù)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(jié)論為項目成果在國內(nèi)外相關(guān)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(xié)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(jié)論如下：項目研究成果技術(shù)難度很大，創(chuàng)新性很強，為解決國產(chǎn)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(jīng)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(tǒng)屬國際首創(chuàng)，在表面?zhèn)麚p檢測、里程同步、激光對中指標(biāo)方面達到國際領(lǐng)先水平。6、與有關(guān)的現(xiàn)行的方針、政策、法律、法規(guī)和強制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系。本標(biāo)準(zhǔn)與我國的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性國家標(biāo)準(zhǔn)沒有沖突。7、對征求意見及重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)。本標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，尚無出現(xiàn)未采納的重大分歧意見。標(biāo)準(zhǔn)水平建議，預(yù)期的社會經(jīng)濟效果。本標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)這些軌道雙軌探傷設(shè)備相關(guān)條例標(biāo)準(zhǔn)對超聲探傷以及電磁探傷部分作相關(guān)規(guī)定，并結(jié)合我國鐵路線路運行的實際情況制定。在符合工業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)成本的目的。通過多種檢測技術(shù)加強對鋼軌母材易產(chǎn)生傷損的高風(fēng)險處進行針對性無損檢測，提高系統(tǒng)整體可靠性。同時也將