记者走基层｜“硬核设备”如何守护火车安全运行？

眼下，正值备春耕季节，黑龙江省化肥、农药等农用物资运输进入高峰，中国铁路哈尔滨局集团有限公司全力保障重点物资运输，仅3月以来，开行货运列车车辆达18.7万辆，较上月增加2.2万余辆，日均增加1200余辆，增加13%。运输农资超150余万吨，服务龙江抢农时、赶春耕。

货车稳，看车轮。车轴、车轮就是货车的腿，为保障货物列车的运行安全，提高货运检修速度，提高上线率，中国铁路哈尔滨局集团有限公司创新科技工艺，为货车上线提质增效。

27日，记者走进哈尔滨国铁科技股份有限公司研发中心的实验室以及哈尔滨车辆段，了解“硬核设备”如何守护火车安全运行。

给车轮做“彩超”仅需30秒，效率提升了4倍

当货车运行超40-50万公里或1-2年后，货车需要入库检修，针对轮对要进行十余项进行检修，其中车轮车轴就是这个环节中最重要的一环，但传统的探伤方式，探伤效率低、准确率低，需要人工二次复探，探伤1个轮对需要3人耗时5-8分钟，而一节货上有4组轮对，在运输需求高峰时，这样的速度往往无法满足货车运输需求。

今年，哈尔滨国铁科技股份有限公司研发“HTK-1型固定式车轮车轴相控阵探伤机”在哈尔滨车辆段试用。该探伤机采用相控阵超声阵列集成探头、分时激发、同时接收技术，不需移动探头可以实现被测件全面扫查；利用全聚焦相控阵成像原理，直观显示轮轴的立体图形及故障位置和大小，对铁道货车、客车车轮车轴的超声波自动探伤。

哈尔滨车辆段的“HTK-1型固定式车轮车轴相控阵探伤机”

走进哈尔滨车辆段，记者看见了正在工作的“HTK-1型固定式车轮车轴相控阵探伤机”。哈尔滨车辆段探伤组工长张显海介绍说，全聚焦相控阵探头可一次性稳定地将缺陷全部检出，大幅提高缺陷检出效率，而且通过软件优化，相当于为轮对做“彩超”，大大地降低了工作者的判伤难度，提高了判伤便利性。如今探伤1条轮对仅需要30秒，效率提升了4倍，同时减少手工复探作业，可实现轮辋探伤，保证轮轴检修质量。

目前，该设备探伤覆盖范围以及精度，在全国同类领域中处于前列。

车轮探伤有了“顺风耳”，将故障防患于未然

黑龙江省内铁路穿行垦区、林区，火车运行期间，受到温度和外力影响，冬季的冰块、飞溅的碎石会对车轮等造成伤害，车轮出现磨损，但由于位置隐蔽，只能依靠声波探伤才能发现，以往的检修方式需要列车回库检查，耗时长。

哈尔滨局集团公司将探伤工作由“库内”前移至“铁道上”，为货车运输安全再加一把“安全锁”。哈尔滨国铁科技公司研发的“HTK-TADS-01型轨道车辆早期故障在线声学检测系统”，能够动态检测货车车轮运行状态，实现车轮内部缺陷、轮对外形几何尺寸、踏面擦伤等故障自动报警和追踪功能，能满足雨、雪、风沙等恶劣天气的正常探测，以及-45℃至60℃运行条件的动车组、普速机车、客车车轮在线检测，具有自动化程度高、测量速度快、使用灵活、适应能力强、测量精度高等特点。

王军介绍“HTK-TADS-01型轨道车辆早期故障在线声学检测系统”

哈尔滨国铁科技股份有限公司声学事业部研发经理王军介绍说，该系统具有数据储备、查询、状态跟踪、预警、报警、数据网络共享等功能，通过对运行中车辆探测后建立数据库，实现对存在缺陷的车辆轴承故障及其附近部件异音进行诊断，能够判别轴承故障声音和车辆运行异常声音，实现对车辆轴承故障自动预报及车辆运行异常声音提示。该系统实施后，在轮轴有细小缺陷时可及时发现问题，及时检修，轮轴故障防患于未然，职工后期作业强度和劳动量大大减少。

工作人员将得到的故障轴承加载在轴承转动测试台上，利用声学传感器采集不同载荷，不同转速下的声音信号，通过软件分析，发现这个声音图谱是个很典型的外形故障，目前已经将这个故障特性更新到故障轴承样本库中，使检测设备检测的能力再次得到提升。

目前，该系统获中国铁道学会科技奖二等奖、国家重点新产品奖、黑龙江省科学技术奖三等奖、哈尔滨铁路局科技进步奖一等奖、哈尔滨市科技进步奖二等奖等奖项。在全国货车领域市场占有率为86%。

彭博介绍“HTK-TNWDS-01型铁路车轮故障在线检测系统”

机车出库自动“体检”，作业效率提高3.5小时

火车跑得快，全靠车头带， 机车运行安全尤为重要。其中车轮受气温、外力影响，车轮发生缺陷，会导致辋裂、车轮掉块甚至崩轮等情况，因此，机车出库前要经过多道检修工序，为机车全身“体检”。2020年，为提高机车车轮的检测效率，哈尔滨铁路部门研发“HTK-TNWDS-01型铁路车轮故障在线检测系统”，在机车出库期间再进行一次脚部体检，确保机车安全。

“以往机车车轮的探伤周期为一季度一次，以HXD3D型机车为例，探伤一组机车，需要拆卸、分类、清洗、探伤等多个步骤，仅探伤一项就需要2名工人耗时4小时，耗时长、工作量大。”哈尔滨国铁科技股份有限公司声学事业部研发二部工程师彭博介绍说。

哈尔滨铁路部门研发的“HTK-TNWDS-01型铁路车轮故障在线检测系统”，由车轮超声探伤检测系统、车轮外形几何尺寸检测系统和车轮踏面擦伤检测系统组成。在保持列车在线运行状态下，实现对车轮轮辋内部缺陷、轮对外形几何尺寸、踏面擦伤故障的自动预警和追踪功能，为车辆安全运行提供可靠检测手段，能够适应寒冷地区室外-40℃至75℃。设备投用后，只需要1人，检查30分钟就可以完成一台车的探伤检查。

该系统获实用新型专利7项、软件著作权1项，可适用高铁动车组、普速机车和客车的车轮等检修。

宫延凌介绍小型检测装置

新设备故障大幅降低，轴温探伤告别人工巡检

除靠声音探伤外，铁路部门还开发新式红外线轴温监测系统参与车轮检测，有效减少一线职工巡检巡视次数，保证火车运行安全。

轴温监测是根据车轴温度升高变化，监测车轮状态，并及时将信息传达至临近工区，及时检修。但以往红外轴温探测设备装置体积大，需要在轨道边建立22平方米的机房，平均每个月都要有职工去巡视设备，在春运和暑运等关键时期，职工巡视次数更加频繁，由于机房地处偏远，汽车靠不上，雨雪天气时职工只能步行前往，以宋站机房为例，哈尔滨车辆段职工巡视一次要步行2公里，往返要40分钟。

哈尔滨国铁科技股份有限公司红外事业部技术经理宫延凌介绍说，2023年，哈尔滨国铁科技公司研发小型检测装置，仅为一个机柜大小，并由模拟信号升级为数字信号，同时构建的元器件大部分实现了国产化，探温的核心元件碲镉汞，告别依赖进口的时代。特别是机柜采用双热备切换模式，设备故障大幅降低，不需要人工巡视。

目前，该设备应用在青藏铁路等极寒线路上，在全国占有率约在70%左右，设备安装率超过3600套。