探傷車：行走中的鋼軌“醫生”

安全嗎，人體能承受嗎？“時速4000公裡的地面飛行列車”一提出，點燃公眾想象力的同時也引發各種疑問。

速度越來越快，安全怎麼保障這個問題，讓“中國速度”一路高歌猛進的同時無法回避。

“光環的背后有許多幕后工作者，比如，鋼軌探傷車。”中國鐵道科學研究院基礎設施檢測研究所探傷部主任石永生告訴科技日報記者，鋼軌探傷基本伴隨著鋼軌的生產制作、鋪軌、運營使用等各個階段。鋼軌在出廠前需要確認是否有制造缺陷，鋪設后的鋼軌是否有損傷以及焊接處是否有焊接缺陷，使用中的鋼軌也會因磨耗、疲勞等產生外部和內部傷損等等，這些都少不了“探傷”程序。

作為科技部重大科學儀器設備開發重點專項，鋼軌探傷車從依靠國外進口到自主研制時速80公裡GTC-80X型鋼軌探傷車，解決了許多關鍵技術難題。

2D激光自動對中 確保“瞄得准”

探測的第一步是“看”，而“看對”的前提是“探頭在鋼軌正上方”，“對中”技術就是用來解決探頭“瞄得准”的問題。

石永生說，“對中”就好比人的眼睛，看到某個東西就要盯住它，一旦偏離了，視力再好也沒用。

2D激光自動對中，與目前國外採用的電磁或點狀激光對中技術相比，優勢主要表現在准確度更高。2D激光自動對中通過採取線狀探測方式，不僅能掃查軌腰，而且能掃查軌頭，實現一次採樣多點數據，從而有效濾除干擾信息，更能准確還原探頭相對鋼軌的位置。而后者採取點狀探測，軌腰處的魚尾板和軌頭磨耗等均會對檢測結果產生較大影響。另外，經過現場一年的驗証，激光技術受刮風、下雨等惡劣天氣影響較小，設備可靠性更高，石永生告訴記者。

目前，可以在時速80公裡下實現普速鐵路探輪偏移標准差不大於2.33mm、高速鐵路探輪偏移標准差不大於0.78mm。

超聲數據採集模塊化 實現“採得到”

去醫院做B超，醫生會通過一個超聲探頭，來探查體內狀況。鋼軌探傷車同理，即通過超聲來探測金屬內部是否有裂紋。

發出超聲波，收回電信號，這個發出和收回的過程就是採集。全面和准確是採集需要實現的兩個目標，要實現全面，“快”和“並行”是關鍵，而准確是與信噪比和靈敏度相關的，系統靈敏度越高、噪音越小，信號質量才能更高。“我們的創新主要在於模塊化，將採集系統分為不同模塊，比如探頭模塊、超聲發射接收模塊、數字和空間轉換模塊等，每個模塊負責不同功能，從而更好地提高效率並降低相互間的干擾。”石永生說。

模塊化對於實現全面和准確是有好處的，可充分利用最新數字電路技術，最大限度降低30個超聲通道回波處理時間，提高可靠性和可維修性，減少了相互之間的干擾。

建立傷損模式庫 做到“認得清”

數據採集到后，怎麼認識數據，傷損模式庫是關鍵。

“傷損檢測時，將‘傷損’從模式庫中提取出來，與現實情況進行匹配，從而來認識不同傷損。”石永生說。

傷損模式庫的建立主要依托智能識別技術，採用神經網絡和決策樹算法，將檢測中獲得的數據與模式庫中的模式傷損進行對比，並給出傷損的具體類型和特征描述。

石永生用相機拍照打了比方，說有的相機有“笑臉識別”功能，會自動捕捉到笑臉然后拍下來，但是，如果相機中沒有這個功能，就無法對比也無法捕捉。同理，模式庫也是一樣，需要對各種傷損進行分析和錄入，收集到的模式越全面，識別時效果更好。

“我們的傷損模式庫涵括了目前國鐵所有常見的鋼軌傷損類型，主要包括軌頭核傷、軌頭水平裂紋、螺孔裂紋、軌腰水平裂紋、軌腰斜裂紋、軌底橫向裂紋等11類，並解決了現有探傷技術嚴重傷損的識別漏檢問題。”石永生告訴記者。

石永生還向記者透露，我國完全自主研制的首台GTC-80X型鋼軌探傷車採用上述各項關鍵技術，已生產了一輛樣車，並在此基礎上制定了整車技術標准和整車試驗標准。（記者王靜婷）