铁路钢轨人工检测的弊端及自动化检测技术

铁路运输发展方向及钢轨检测的意义

随着经济大发展和人类生活节奏的日益加快，人们对出现速度的要求越来越高，未来的铁路运输主要向高速化方向发展。钢轨的质量上能否复合要求会对钢轨的使用年限和高铁的形势安全产生重大的影响。

人工钢轨缺陷检测

目前,热态钢轨表面缺陷检测主要采用人工在线巡查检测方式,冷态钢轨表面质量检测则采用人工台架检测或在线固定点检测方式进行。人工肉眼检查存在漏检率高,劳动强度大,主观性强,对缺陷无法精确分析控制、跟踪等系列问题。针对钢轨表面质量人工检测存在的诸多问题,国内外科研机构及高校利用光、电、电磁等手段开发了不同形式的钢轨表面质量检测系统。基于钢轨生产过程的自身特点和当前技术发展水平,机器视觉表面质量检测成为目前较为成熟的一种检测手段。

人工钢轨表面质量检测主要存在的问题

(1)检测主观性较强：不同人员经验差异大,缺陷判断标准不一,且高温、高速下,肉眼很难发现判断细小、半闭合缺陷。

(2)检测环境恶劣：轧件高温、热辐射、不定时快速移动等特性,影响了检测精度,甚至影响检测人员安全。

(3)检测不全面。受结构和工艺限制,较难甚至无法发现冷床上钢轨上表面及中间部位的缺陷,且检测为抽检,检测效率和可信度较低。

(4)缺陷的分析控制难度大：检测数据少、漏检率高,无法分析缺陷演变过程,不利于缺陷控制。

(5)人工成本高：单线刚性生产钢轨时,100m钢轨必须设置3个成品检测点,每个检测点至少4人。通过上述分析认为,人工检测已无法适应企业智能化、低成本及高表面质量的要求,机器自动检测是解决上述问题的唯一方法。

表面缺陷自动检测技术随着微电子技术、计算机技术、自动化技术和光电子技术的飞速发展,金属表面缺陷检测方法的研究越来越多,主要有以下方法用于金属表面缺陷的自动检测。

磁粉法检测

磁粉法检测的原理是在基体材料中实现磁场,根据缺陷处的漏磁场与磁粉的相互作用,当表面和近表面有不连续或缺陷时,则在不连续处或缺陷处磁力线发生局部畸变产生磁极。其优点是设备投资少,可靠性高,具有直观性;缺点是操作成本高,不能对缺陷准确分类,检测速度较低。显然,该方法不适用高速运动的钢轨表面质量检测。

电涡流检测

电涡流检测有多种形式,常用的有常规涡流检测、远场涡流检测、多频涡流检测和脉冲涡流检测等,都是建立在电磁感应原理上,利用电涡流传感器对钢轨进行感应,钢轨表面不同缺陷类型和形状将产生不同类型的信号。其优点是检测精度高、探测灵敏度高,检测速度快,能检测待检测工件的表面及亚表面,且不受待检测工件表面油污等杂质的影响;缺点是易将非缺陷结构判定为缺陷,误检率较高,检测分辨率不容易调整。该方法目前在国内外钢轨生产厂中均有应用,但受钢轨形状结构的影响只能检测轨头和轨底的表面缺陷,且受钢轨表面光洁度的影响,缺陷误报率极高。因此该方法只能作为钢轨表面质量的辅助检测手段,对头底部分缺陷进行检测。