CN109374754A - 一种钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法，包括以下步骤：S1：设计并铺设包括若干可标定探伤车检出能力的人工标定伤损的标定线路；S2：将探伤车按照标准检测速度在标定线路上进行N次标定试验，并统计各个人工标定伤损在各次标定试验中的检出结果；S3：根据检出结果，计算每次标定试验的单次伤损检出率及单次伤损误报率，S4：计算N次标定试验平均检出率和平均误报率；S5：将平均检出率δ_平均、平均误报率Δ_平均分别与探伤车的检出率、误报率比对，判断探伤车检出能力是否符合要求。该标定方法能直观可靠、方便有效地对复杂的探伤设备进行定期或不定期的标定检测。

Description

一种钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法

技术领域

本发明属于城市轨道在役钢轨运用质量在线检测与安全预警技术领域，具体涉及一种钢轨超声波探伤检出能力的标定方法。

背景技术

轨道交通行业自投入运营以来，其运营安全与设备可靠性之间一直存在发展、适应的矛盾。对设备运用状态进行检测、评估，对预防设备故障，保证线路持续畅通至关重要。近年来在轨道交通行业，大型检测设备的运用越来越普及，其作用也越来越重要。轨道检测车、综合检测车、钢轨探伤车、桥隧检测车等大型铁路基础设施动态质量检测设备的运用，大大提高了基础设施安全运用监控力度，对于安全运营，预防为主起到举足轻重的作用。

在现有技术中，为了更好地运用各类大型检测设备，保持检测状态良好，检测结果准确、有效，需要对检测***(如超声波探伤***/设备)进行定期或不定期的标定试验，以便于及时调整因工况恶劣而导致的检测***的失准。因此，亟需一种钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法来满足实际工作的需要。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供了一种钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法，其能直观可靠、方便有效地对复杂的探伤设备进行定期或不定期的标定检测。

本发明采用了以下技术方案：

一种钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法，包括以下步骤：

S1：设计并铺设包括若干可标定探伤车检出能力的人工标定伤损的标定线路；

S2：将探伤车按照标准检测速度在标定线路上进行N次标定试验，并统计各个人工标定伤损在各次标定试验中的检出结果；

S3：根据检出结果，计算每次标定试验的单次伤损检出率δ_i及单次伤损误报率Δ_i，

δ_i＝N_i/N₀*100％ (1)

Δ_i＝n_i/N₀*100％ (2)

其中，N_i为伤损检出数目，N₀为所检线路伤损总数目，n_i为非伤损检出数目；

S4：分别根据单次伤损检出率δ_i、单次伤损误报率Δ_i计算N次标定试验平均检出率δ_平均和平均误报率Δ_平均；

S5：将平均检出率δ_平均、平均误报率Δ_平均分别与探伤车的检出率δ_探、误报率Δ_探比对：

若δ_平均≥δ_探，且Δ_平均≤Δ_探平，则可判断探伤车检出能力符合要求；

否则，则判断探伤车检出能力不符合要求，需查找设备原因并进行有针对性的维修。

进一步的，在步骤S1中，所述人工标定伤损可根据其伤损特征归类为以下九类伤损：

轨头横向裂纹、轨头垂直裂纹、轨头斜向裂纹、轨腰横向裂纹、轨腰水平裂纹、轨底横向裂纹、焊接头伤损、螺孔斜裂纹和螺孔水平裂纹。

进一步的，每类伤损包含若干个可区分探伤车检出精度的人工标定伤损。

进一步的，在步骤S1中，所述人工标定伤损可直接利用标准钢轨加工制得。

进一步的，在步骤S1中，所述标定线路包括加减速区、缓冲区及伤损区，所述人工标定伤损设于所述伤损区。

进一步的，所述缓冲区分布于所述加减速区和伤损区之间；所述加减速区和缓冲区均包括两个，且对称分布在所述伤损区两侧。

进一步的，所述伤损区的长度为至少为75m。

进一步的，所述伤损区单侧至少包括6根首尾连接的钢轨。

进一步的，在步骤S2中，N≥10。

进一步的，在步骤S2中，所述标准检测速度为40km/h～60km/h。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的标定方法首先在标定线路的伤损区预制包含各种伤损类型的人工标定伤损，而后统计并计算探伤车在标定线路上多次标定试验的人工标定伤损的平均检出率和平均误报率，通过将标定试验的平均检出率和平均误报率分别与探伤车的性能指标，也即：探伤车的平均检出率和平均误报率，进行比对，能够快速的判断探伤车的检出能力是否符合要求。利用本发明的方法对探伤车进行定期的标定，可以有效地保障探伤车正常工作，保障探伤车检出率，对于保证线路畅通安全至关重要。

另外，本方法中的人工损伤涵盖了各个类型的损伤，可以全面模拟检测探伤车对于各种类型损伤的检出能力，从而全面有效地评价探伤车检出能力。本方法中的标定线路适用于所有类型的超声波探伤设备。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术作进一步地详细说明：

图1是本发明所述的标定线路的示意图。

图2是本发明所述的人工标定伤损在钢轨上的布置图。

其中：

1、加减速区；2、缓冲区；3、伤损区；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法，包括以下步骤：

S1：设计并铺设包括若干可标定探伤车检出能力的人工标定伤损的标定线路；

针对钢轨伤损，虽然其在形态上具有随机性变化性，表现形式也很难规范；但是根据钢轨使用条件、轮轨接触关系受力及线路等主要技术特性，伤损又具有一定规律性。

从伤损的分布位置及其主要表征来看，可将伤损归类为以下九类：轨头核伤(或轨头横向裂纹)、轨腰裂纹、水平裂纹垂直裂纹、轨头块状核伤、轨头剥离、螺孔裂纹、轨底掉块、轨底月牙伤和轨腰管状、孔状伤损。因此在模拟设计人工标定伤损时，首先按照钢轨断面形状将钢轨划分为轨头、轨腰和轨底三个区域。其中，轨头部包括横向裂纹(核伤)、垂向裂纹和斜向裂纹三类；轨腰部分包括横向裂纹和水平裂纹二类；轨底包括横向裂纹一类。而后结合钢轨之间的连接位置，增加焊接头伤损和有缝接头螺孔处伤损两大类。其中，螺孔处伤损包括螺孔斜裂纹、螺孔水平裂纹二类。也就是说，将各类伤损按照分布的位置和方向划分为九类：轨头横向裂纹、轨头垂直裂纹、轨头斜向裂纹、轨腰横向裂纹、轨腰水平裂纹、轨底横向裂纹、焊接头伤损、螺孔斜裂纹和螺孔水平裂纹。

因此，本方法中的人工标定伤损涵盖上述的九类伤损，且每类伤损包含若干个可区分探伤车检出精度的人工标定伤损。在该标定线路上，所述人工标定伤损可直接利用标准钢轨加工制得。

另外，如图1所示，所述标定路线包括加减速区1、缓冲区2及伤损区3，所述人工标定伤损设于所述伤损区3。

具体的，所述缓冲区2分布于所述加减速区1和伤损区3之间；所述加减速区1和缓冲区2均包括两个，且对称分布在所述伤损区3两侧。所述伤损区3单侧至少包括6根首尾连接的钢轨，每根钢轨的长度在12.5米，且均采用正线相同的60km/m轨型标准。所述伤损区的长度为至少为75m。

S2：将探伤车按照标准检测速度在标定线路上进行N次标定试验，并统计各个人工标定伤损在各次标定试验中的检出结果；

其中，N≥10，所述标准检测速度则为40km/h～60km/h。

S3：根据检出结果，计算每次标定试验的单次伤损检出率δ_i及单次伤损误报率Δ_i，

δ_i＝N_i/N₀*100％ (1)

Δ_i＝n_i/N₀*100％ (2)

其中，N_i为伤损检出数目，N₀为所检线路伤损总数目，n_i为非伤损检出数目；

S4：分别根据单次伤损检出率δ_i、单次伤损误报率Δ_i计算N次标定试验的平均检出率δ_平均和平均误报率Δ_平均；

S5：将平均检出率δ_平均、平均误报率Δ_平均分别与探伤车的检出率δ_探、误报率Δ_探比对：

若δ_平均≥δ_探，且Δ_平均≤Δ_探平，则可判断探伤车检出能力符合要求；

否则，则判断探伤车检出能力不符合要求，需查找设备原因并进行有针对性的维修。

基于以上步骤，本发明的标定方法首先在标定线路的伤损区预制包含各种伤损类型的人工标定伤损，而后统计并计算探伤车在标定线路上多次标定试验的人工标定伤损的平均检出率和平均误报率，通过将标定试验的平均检出率和平均误报率分别与探伤车的性能指标，也即：探伤车的平均检出率和平均误报率，进行比对，能够快速的判断探伤车的检出能力是否符合要求。利用本发明的方法对探伤车进行定期的标定，可以有效地保障探伤车正常工作，保障探伤车检出率，对于保证线路畅通安全至关重要。另外，本方法中的人工损伤涵盖了各个类型的损伤，可以全面模拟检测探伤车对于各种类型损伤的检出能力，从而全面有效地评价探伤车检出能力。本方法中的标定线路适用于所有类型的超声波探伤设备。

下面结合具体实施例进行说明：

实施例1

广州地铁根据检测设备配备情况，在2014年立项(项目编码：14A0013)《大型检测车综合标定线技术设计及方案研究》，着眼于研究设计专门的综合标定线，以实现对各类检测***进行定期标定和试验，规范各类检测设备的运用。该研究内容中关于钢轨探伤检测项目，其在探伤设备调试验收、在用设备定期标定具有极重要作用，对规范钢轨探伤设备运用保障钢轨设备运用质量具有十分重要。

2017年3月在厦滘试车线铺设了标定线路，该标定线路总长600米，包括加减速区、缓冲区和伤损区，并对新采购到货的的大型探伤车进行了标定检验，作为对该大型探伤车检测能力的考评。

其中，该标定线路的伤损区设置了涵盖轨头横向裂纹、轨头垂直裂纹、轨头斜向裂纹、轨腰横向裂纹、轨腰水平裂纹、轨底横向裂纹、焊接头伤损、螺孔斜裂纹和螺孔水平裂纹九类伤损在内的多处人工标定伤损。

进一步的，为便于区分探伤设备识别精度，每类伤损可根据其伤损程度等设置多个，具体而言，即包括如表1所示的60处人工标定伤损，且该60处人工标定伤损在该标定线路钢轨上的排布如图2所示。伤损区总长75米，伤损区单侧包括六根首尾连接的钢轨，每根钢轨的长度为12.5米，且均采用正线相同的60kg/m轨型标准。每根钢轨上均分布有一定数量的人工标定伤损。

表1钢轨人工标定伤损设计类型及主要特征

该探伤车检测速度为40km/h，最高可达60km/h，属于自轮运行大型检测设备，其对应标定线路设置要求及不同速度下长度要求见下表2。

表2标定区间长度最小允许值

标定速度(km/h)	加减速区(m)	缓冲区(m)	伤损区(m)	标定线总长度(m)	要求总长度(m)
						40	137	50	75	449	600
60	494	75	75	1213	1400

限于厦滘试车线的标定线路有效长度为600米左右，因此采用40km/h检测速度进行标定检测。标定监测次数为往返各5次，即总共检测次数N＝10。其检测10次的检测统计结果见下表3的广州地铁探伤车厦滘标定线伤损检出情况记录表。

表3的广州地铁探伤车厦滘标定线伤损检出情况记录表

根据表3的检测结果，可计算出该大型探伤车的标定结果为：平均检出率δ_平均为95.8％，平均误报率Δ_平均为16.3％。而该探伤车技术指标为检出率δ_探≮95％，误报率Δ_探≯20％。由此可知判断标定检测的结果均符合要求探伤车技术指标要求，也即探伤车检出能力符合要求，无需进行维修。该方法能够非常直观便捷的判断探伤车是否需要检修，具有很强的实用价值。

本发明所述的钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法的其它内容参见现有技术，在此不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：设计并铺设包括若干可标定探伤车检出能力的人工标定伤损的标定线路；

S2：将探伤车按照标准检测速度在标定线路上进行N次标定试验，并统计各个人工标定伤损在各次标定试验中的检出结果；

S3：根据检出结果，计算每次标定试验的单次伤损检出率δ_i及单次伤损误报率Δ_i，

δ_i＝N_i/N₀*100％ (1)

Δ_i＝n_i/N₀*100％ (2)

其中，N_i为伤损检出数目，N₀为所检线路伤损总数目，n_i为非伤损检出数目；

S4：分别根据单次伤损检出率δ_i、单次伤损误报率Δ_i计算N次标定试验平均检出率δ_平均和平均误报率Δ_平均；

S5：将平均检出率δ_平均、平均误报率Δ_平均分别与探伤车的检出率δ_探、误报率Δ_探比对：

若δ_平均≥δ_探，且Δ_平均≤Δ_探平，则可判断探伤车检出能力符合要求；

否则，则判断探伤车检出能力不符合要求，需查找设备原因并进行有针对性的维修。

2.根据权利要求1所述的钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法，其特征在于，在步骤S1中，所述人工标定伤损可根据其伤损特征归类为以下九类伤损：

轨头横向裂纹、轨头垂直裂纹、轨头斜向裂纹、轨腰横向裂纹、轨腰水平裂纹、轨底横向裂纹、焊接头伤损、螺孔斜裂纹和螺孔水平裂纹。

3.根据权利要求2所述的钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法，其特征在于，每类伤损包含若干个可区分探伤车检出精度的人工标定伤损。

4.根据权利要求1所述的钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法，其特征在于，

在步骤S1中，所述人工标定伤损可直接利用标准钢轨加工制得。

5.根据权利要求1所述的钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法，其特征在于，在步骤S1中，所述标定线路包括加减速区、缓冲区及伤损区，所述人工标定伤损设于所述伤损区。

6.根据权利要求5所述的钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法，其特征在于，所述缓冲区分布于所述加减速区和伤损区之间；所述加减速区和缓冲区均包括两个，且对称分布在所述伤损区两侧。

7.根据权利要求5所述的钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法，其特征在于，所述伤损区的长度为至少为75m。

8.根据权利要求5所述的钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法，其特征在于，所述伤损区单侧至少包括6根首尾连接的钢轨。

9.根据权利要求1所述的钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法，其特征在于，在步骤S2中，N≥10。

10.根据权利要求1所述的钢轨超声波探伤设备的检出能力标定方法，其特征在于，在步骤S2中，所述标准检测速度为40km/h～60km/h。