随着铁路运营里程的不断增加，传统低效的单轨探伤仪（以下简称探伤仪，手推式人工探伤设备）越来越不能满足日益增长的作业需求。在“全天窗作业”安全生产的大背景下，迫切需要研究新的探伤检测模式以应对日益严峻的钢轨防断形式。而如何利用高效的机械化设备在替代人工设备的同时，达到与其相当的检测效果，是解决当前难题的关键。2023年开始，南宁局集团公司开始进行钢轨母材探伤新模式的摸索和实践。普速铁路复线钢轨母材探伤，以钢轨探伤车（以下简称探伤车）和双轨探伤仪（以下简称双轨仪）为主，探伤车和双轨仪穿插安排检测计划（双轨仪检测周期安排在探伤车两个检测周期中段），单轨探伤仪对重点地段进行加强性检测。鉴于钢轨探伤车在普铁线路检测效果一般（主要指小伤损），最终以探伤车检测遍数的一半，加上双轨仪检测遍数之和，作为普铁复线钢轨母材探伤周期的年度检测总遍数，将释放的劳力转移至更重要的焊缝全断面、道岔大部件等检测工作。本文从钢轨探伤车入手，通过分析探伤车检测效果不佳的原因，从检测灵敏度设置、探轮对中和数据回放分析方法等方面进行优化，旨在提高探伤车检测性能以满足周期替代探伤仪的需求。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
1 探伤车难以替代探伤仪原因分析
目前国内铁路钢轨母材探伤设备主要分为两类（探伤仪和探伤车），包括三种（单轨探伤仪、双轨探伤仪和探伤车）。探伤仪检测效果稳定可靠，但检测效率较低，探伤车检测效率高，但检测效果一般（尤其是小伤损），需要探伤仪对检测结果进行现场复核，双轨仪检测性能和效率介于二者之间。如何提高探伤车的伤损检出和识别能力，使其达到或者接近探伤仪检测性能是探伤车周期替代探伤仪的关键。通过对比分析探伤车与探伤仪的技术指标和实际检测情况，探伤车替代探伤仪主要存在以下两个难题。
1.1 探伤车检测灵敏度不够
探伤仪对斜70度探头以轨头Φ4斜钻平底孔为标定基准，探伤车GB/T28426-2021中虽然也仿照探伤仪TB/T2340-2012设置类似伤损，但在日常动态标定中只是作为建议检出的伤损，日常标定要求一般都会低于Φ4斜钻平底孔。探伤仪对于37度通道以螺孔裂纹3mm作为基准，探伤车虽然也设置有3mm螺孔裂纹伤损，但实际运用中也低于该标准。造成该情况的主要原因：探伤车轮式探头在增益较高时极易产生杂波，影响伤损判读。增益过高造成的杂波较多难题，在现有数据回放分析方法下较难解决，杂波中寻找伤损波难度颇高。因此，为了检测数据中杂波不至于太多而影响伤损判定，探伤车整体检测灵敏度低于探伤仪。
1.2 探伤车伤损检出能力不足
通过大量对比探伤仪检出而探伤车无异常出波的重伤伤损的出波情况，在分析对比探伤车与探伤仪各超声通道检测性能后，发现探伤车伤损检出能力不足（尺寸不大的小伤损）主要体现在以下两个方面。
1.2.1 焊缝伤损
闪光焊轨头伤损。探伤车对于闪光焊轨头伤损的检出能力较差（尤其是小核伤），主要在于XF70度通道和直打阵列三个70度通道增益偏低。在日常动态标定灵敏度下，探伤车很难检出一般的厂闪光焊。若闪光焊的特征点无法出波，那么对于闪光焊轨头部位的伤损就更加难以检出和识别。探伤车动态标定中只有对XF70度二次波的考核，对于XF70度一次波没有针对性的考核伤损，这在一定程度上也削弱了XF70度通道的检出能力。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
铝热焊轨腰伤损。通过对比探伤仪检出的铝热焊伤损和焊缝探伤仪检出的铝热焊轨头、轨腰和轨腰投影区内轨底伤损的出波情况，发现探伤车对于铝热焊轨腰部位检出能力偏弱，探伤车极少检出铝热焊轨腰的小伤损。尤其是近年来断轨较多的轨底上圆弧和轨头轨腰圆弧区域的伤损（极易造成断轨，从伤损产生到断轨非常快），探伤车基本没有检出过。从超声波发射原理和路径来看，探伤车是具备该类伤损检出能力的，究其原因，还是在于45度增益不够高。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
1.2.2 小半径曲线上股轨距角位置核伤
根据轮轨关系，小半径曲线上股是母材轨头核伤最高发的区域。统计探伤仪检出而探伤车无异常出波的重伤数量，小半径曲线上股轨距角位置的小核伤占比最高，探伤车对小半径曲线上股核伤检出能力偏弱是其难以替代探伤仪的最关键因素。探伤仪对于曲线上股核伤的检出主要依靠内偏70度二次波，而探伤车的XF70度通道对标探伤仪的内偏70度通道，因此，探伤车对于曲线上股母材核伤检出能力偏弱的根本原因在于XF70度二次波通道利用率偏低。而XF70度二次波检测效果的好坏取决于XF70度通道在钢轨轨面的入射点位置，偏内或者偏外都很难检出小核伤。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
2 探伤车优化检测方法
以目标为导向，由果及因，反求诸己。即首先假定探伤车能够替代探伤仪，然后采取各项措施克服上述难题。先提高探伤车灵敏度，至少要达到探伤仪的检测灵敏度以保证检出伤损，再解决曲线地段探轮对中不良问题，最后着力解决最关键的数据回放分析问题（灵敏度高难以区分杂波和伤损波）。
2.1 推行高灵敏度探伤
鉴于探伤仪零星杂波高灵敏度探伤方法在全路范围内取得较好效果，探伤车应以探伤仪高灵敏度设置为导向，暂时搁置高灵敏度探伤导致的数据回放分析难题，比照探伤仪的伤损检出能力，坚持探伤车高灵敏度动态检测参数设置原则，尽量提高日常作业动态检测参数，提高对小伤损的检出能力。探伤车高灵敏度动态检测参数设置原则：以GB/T28426-2021动态标定参数为下限，以检测过程中不连续出杂波为上限，以线路区间闪光焊和气压焊为现场参照物进行动态调整，并对检测参数按速度分级。
2.2 人工干预保证对中良好
针对小半径曲线尤其是直缓地段激光对中不良问题，可采用人工提前干预的方法，在车辆行驶至直线准备进入曲线时，提前预判性将曲线上股探轮往内侧拨动2-3mm（自动对中模式下改变其对中基准），在车辆完全进入曲线后再稍微往回拨动，直到车辆驶出曲线进入直线后，恢复至原有对中位置。
对于半径较小和磨耗较大的曲线，探伤车在完全进入曲线地段后受到向心力和上股侧磨影响，会出现持续底波消失的情况，此时应适当将上股探轮往外拨动3-5mm，尽可能使上股探轮对中良好不漏检伤损。半径小于600m的曲线历来都是探伤重点和难点，由工务段纳入重点地段采用探伤仪加密检测。侧磨严重的曲线上股，必要时建议设备管理单位更换钢轨，降低钢轨防断风险。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
2.3 采用精细化对比分析回放方法
高灵敏度探伤必然导致检测数据成倍增加，难以有效区分伤损波和杂波。按照传统回放分析思路和判伤标准必然导致疑似伤损发单量过多，工务段难以按时完成伤损复核工作。这是探伤车难以推行高灵敏度探伤最关键的难题。为此，引入精细化对比分析回放方法，先正面尽量多识别疑似伤损，再反向排除各类非伤损杂波，最后综合伤损出波规律、线路特性、设备状态等因素后将疑似伤损数量控制在合理范围内。在现场复核反馈后，将确认的疑似伤损收集入伤损图库，无异常的疑似出波入杂波图库。随着伤损图库和杂波图库的不断丰富，回放员对于伤损的识别能力将持续增强。精细化对比分析回放方法流程图如图2所示。
2.4 常态化开展设备检出能力对比
现有钢轨母材探伤设备各有优缺点，应充分利用各设备的检测优势来补充和优化其它设备的检测能力，定期对各类设备检出的重伤伤损进行不同设备检测能力对比分析（选取检测日期间隔20天以内才有说服力）。即探伤仪和双轨仪检出的重伤，要对比探伤车的检测数据，若探伤车检出而未判伤，属回放漏判，将其纳入伤损图库，通过日常学习提升回放员伤损识别能力；若探伤车无异常出波，属检测漏检，应结合探伤车检测情况和探伤仪设备特性综合分析漏检原因，采取有效措施提高探伤车对该类伤损的检出能力。探伤车检出的重伤，也要分析双轨仪和探伤仪的检测数据，卡控其检测质量。通过常态化开展不同检测设备的伤损检出能力对比分析，能够促进各类探伤设备的良性互动，不断提升检测性能。
3 实际取得成效
2024年，南宁局集团在管内普铁复线采用探伤车周期替代探伤仪周期，在高灵敏度探伤（检测）和精细化对比分析（回放）闭环理论的指导下，通过提前预判人工干预激光对中系统、定期开展各类设备检出能力的对比分析等措施，探伤车整体检测性能取得巨大突破，不仅基本实现对探伤仪的周期替代，检出许多尺寸较小的伤损，还对探伤仪较难检出的闪光焊轨头外侧核伤、直线地段钢轨踏面斜裂纹下核伤等疑难伤损进行专项攻关突破，极大降低了钢轨防断压力。
3.1 重伤检出数量增多
2024年，探伤车在普铁复线地段重伤检出数量取得较大提高，2022年至2024年重伤检出数量如图3所示，还检出不少未达重伤当量的焊缝轨头、轨腰伤损。
3.2 重伤检出占比较高
利用钢轨探伤管理系统，统计2024年全年普铁复线工务段发现的母材（含有缝接头裂纹）及焊缝轨头、轨腰和轨腰投影区内轨底所有重伤共182处，因探伤车检出伤损由工务段现场复核反馈，故探伤车检出的重伤数量包含在工务段发现伤损数量之内。重点统计探伤车过后20天（超过20天再对比检测数据意义不大）内工务段发现的重伤126处，含焊缝探伤仪检出的焊缝轨头、轨腰和轨腰投影区内轨底伤损，具体如表1所示。后续将通过定期开展探伤设备对比分析，查找探伤车漏检原因，针对性采取有效措施，不断提高探伤车重伤检出占比。
表1 探伤车检出重伤占比表
| 类型数量（处） | 全年 | 探伤车过后20天 |
| 探伤车检出 | 76 | 76 |
| 重伤总数 | 182 | 123 |
| 占比 | 41.75% | 60.31% |
3.3 检出疑难伤损
3.3.1 直线地段斜裂纹下伤损
某线路属货物较多的运输干线，钢轨轨面斜线状剥离裂纹(简称斜裂纹)现象普遍。在列车尤其是重载货车反复碾压作用下，斜裂纹下极易形成核伤，危及行车安全。对于曲线地段斜裂纹下核伤，探伤仪（含双轨仪）利用内偏70度一、二次波能够有效检出。但是对于直线地段斜裂纹下核伤，因探伤仪只有一个位于轨面中心位置的直打70度通道，且直打70度通道在轨面剥离严重时极难将超声波发射至剥离以下，因此很难卡控斜裂纹下核伤的伤损发展趋势。探伤车特有的直打阵列70度（内、中、外三个通道覆盖整个轨头）对该类伤损有很好的检测效果。如图4所示，探伤车能够实现对该类斜裂纹下核伤的有效检测卡控。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
图4 探伤车检出的直线地段斜裂纹下核伤
3.3.2 闪光焊轨头中、外侧核伤
某线路钢轨在铺轨初期采用25m短轨焊接而成（闪光焊数量较多，间隔25m就有一对），由于当年闪光焊焊接工艺一般，近年来陆续有闪光焊轨头灰斑逐渐发展成核伤（白核）。该线路等级较高，线路以长大直线为主，曲线半径均大于1200m，因此闪光焊轨头核伤集中出现在轨头中、外侧。探伤仪（无外侧直打70度通道）对位于轨头外侧的由灰斑发展而来的接近面状（探伤仪对面状伤损检出能力差，只能依靠K型扫查才能检出）的核伤检出能力较差，探伤车直打阵列70度通道对该类伤损有较好检测效果，在增益合适的情况能够发现该类位于轨头中、外侧接近面状的闪光焊轨头核伤。探伤车检出的该类伤损如图5所示。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
图5 探伤车检出的闪光焊轨头中、外侧轨头核伤
3.3.3 小半径曲线上股核伤
以现场闪光焊和气压焊为参照物对XF70度通道进行调整，再提前预判对激光对中系统进行手动干预以保证对中良好，探伤车对小半径曲线上股轨头核伤的检出能力取得较大提高，伤损检出数量和尺寸均接近探伤仪水平。如图6所示，探伤车检出的小半径曲线上股厂闪光焊旁边（4cm）的核伤和母材核伤。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
图6 探伤车检出的小半径曲线上股轨头核伤
3.3.4 铝热焊轨腰伤损
在利用高灵敏度探伤之前，探伤车很难检出铝热焊轨腰部位因焊接缺陷造成的较小伤损，高灵敏度探伤之后，探伤车检出不少铝热焊轨头轨腰结合部位、轨腰以及轨底上圆弧处的伤损，如图7所示。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
图7 探伤车检出的铝热焊轨腰伤损
4 结论
（1）高灵敏度探伤（检测）-精细化对比分析（回放）理论创新极大提升了探伤车的现场运用效果。坚持高灵敏度探伤，尽量利用设备的最大检出能力，合理运用精细化对比分析回放方法，助力探伤车在现场运用领域取得巨大突破，不仅颠覆以往探伤车检出能力不如探伤仪的传统认知，还能充分发挥探伤车设备优势，检出探伤仪难以发现的伤损。
（2）探伤车能够周期替代探伤仪。通过上述措施，探伤车的现场运用效果取得极大提高，不仅能够发挥其快速检测的高效优势，在伤损检出能力方面也能接近探伤仪的水平。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
（3）常态化开展各类设备对比分析很有必要。针对发现的重伤对各类探伤设备的数据进行对比分析，掌握各类设备的优缺点并采取有效措施不断优化，合理配套运用，实现对探伤设备的检测能力最大化。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
（4）做强探伤车数据分析能够产生较大的经济效益。科学运用精细化对比分析，在提高探伤车伤损检出能力的同时，尽量降低误报率。想方设法提高探伤车检出重伤占比，合理控制未达轻伤（指某些轨面刮伤、划痕等细微异常）伤损数量，最终达到节约现场劳力和天窗点，降低疑似伤损复核成本的目标，这是探伤车数据分析不断优化的方向之一。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
（5）人力和资源需要适当向探伤车倾斜。做大探伤车检测，做强探伤车分析需要对现有人力和资源进行重新分配，加大对探伤车的投入。可以预见，探伤车在钢轨母材探伤中将承当越来越重要的角色。󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
文章来源：
原文名称：基于周期替代的普铁复线钢轨探伤车优化检测方法研究󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
作者信息：谢祺（中国铁路南宁局集团有限公司 工电检测所，南宁 530029)󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
期刊信息：铁道工务 2025年08月󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮
