위상 배열을 이용한 열차 차륜 검사

Background

Stringent regulations are imposed on the inspection of train wheels in both the manufacturing and service sectors. To meet and exceed these strict criteria, Olympus provides powerful and flexible ultrasonic instruments, dedicated software, and turnkey systems to inspect cast or forged wheels during manufacturing or while they are in service after reprofiling.

Typical Inspection Procedure

Post-Manufacturing Inspection

When cast or forged wheels are manufactured, the rim is inspected using ultrasonic phased array technology. The rest of the wheel is inspected using magnetic particle testing.

The rim is inspected by placing one linear phased array probe on the tread and a second on the rim’s side (Figure 1).

During this process, the hub can also be inspected using a third linear phased array probe. It is also possible to inspect the hub from both sides (Figure 2).

在役检测

在役火车轮需要定期重新修复外形。在这个过程中，将车轮上磨损的材料去除，再装上新的材料，使车轮恢复到其最初的外形。当重塑外型的工作完成之后，需要使用线性相控阵探头从车轮的踏面处再次检查轮缘，然后才可以将火车轮重新投入使用（图3）。一般来说，在这种应用中使用一个5 MHz，128个晶片的相控阵探头，进行线性扫查，就可以覆盖需要检测的区域（图4）。

系统性能

检测胎面所使用的检测方案可以探测出大小相当于直径1到3.2毫米平底孔的缺陷。典型的盲区是从轮缘表面算起的10到5毫米的区域。使用软件中的特殊功能，可以进一步减小盲区。

为了满足在制造车轮的过程中对车轮进行检测的要求，可以在可重复性为2 dB，信噪比（SNR）为22 dB，典型的盲区大于6毫米的情况下，对轮缘进行检测，以探测到大小相当于直径3毫米平低孔的缺陷。检测的速度范围为每秒钟4英寸到8英寸，因此检测人员可以在不到30秒的时间内检测一个36英寸的车轮。这个检测程序达到或超过了以下国际火车轮检测的标准：EN13262、 ISO5948和AAR M-107/M-208。

图7. 放有相控阵探头的水浸箱用于在生产过程中对车轮的轮缘进行检测。

结语

奥林巴斯的火车轮检测解决方案可以迅速提供准确的检测结果，从而有助于确保铁路运输系统的可靠性和安全性。所提供的解决方案包括交钥匙机械装置、一个水浸探头，以及装放于一个工业级别箱柜中的一台FOCUS PX相控阵采集单元和RailView数据采集和分析软件。