丁文贏，楊 磊，陸 松，殷 濤

(中國鐵道科學研究院 運輸及經(jīng)濟研究所，北京 100081)

提高我國鐵路貨物裝載加固器材技術檢測質(zhì)量的對策

丁文贏，楊 磊，陸 松，殷 濤

(中國鐵道科學研究院 運輸及經(jīng)濟研究所，北京 100081)

分析影響我國鐵路貨物裝載加固器材安全可靠性的因素，提出提高我國鐵路貨物裝載加固器材技術檢測質(zhì)量的對策：提高我國鐵路貨物裝載加固器材結(jié)構強度檢測質(zhì)量，加大我國鐵路貨物裝載加固器材無損探傷檢測力度，完善我國鐵路貨物裝載加固器材技術檢測規(guī)范。

鐵路；貨運；裝載加固器材；安全；技術檢測；無損探傷

1 我國鐵路貨物裝載加固器材安全可靠性的影響因素

我國鐵路貨物種類繁多，專用鐵路貨車運輸比例不高，在今后較長的一段時間內(nèi)，采用通用貨車輔以相應的裝載加固器材仍然將是我國鐵路貨物運輸?shù)闹饕绞絒1]。鐵路貨物裝載加固器材的安全性與可靠性對保障鐵路貨物運輸安全十分重要[2]。然而，在實際運用過程中，銹蝕、開焊、變形、破損、斷裂、零部件缺損等對鐵路貨物裝載加固器材的安全可靠性產(chǎn)生不同程度的影響，嚴重時會引發(fā)貨物移動、滾動、傾覆、倒塌或墜落等重心失穩(wěn)情況，造成鐵路貨物列車偏載、集重、偏重、切軸、脫軌等行車事故，給人民的生命財產(chǎn)造成重大損失。

（1）銹蝕。我國鐵路貨物裝載加固器材自加工制造完成后，主要處于露天環(huán)境中，受日曬、雨淋、積雪等因素影響，容易出現(xiàn)局部或大面積油漆脫落、銹蝕現(xiàn)象，嚴重時會造成裝載加固器材結(jié)構強度削弱、零部件或整體性能失效，危及鐵路行車安全。以 500 m 長鋼軌普通平車運輸座架為例，在座架的底梁、隔梁分別均勻布設有若干個滾輪支撐鋼軌，目的是減少鋼軌相對非鎖定座架縱向移動時的阻力，確保由 36 節(jié)普通平車組成的 500 m 長鋼軌運輸車組順利通過彎道和道岔。如果 500 m 長鋼軌普通平車運輸座架的滾輪發(fā)生銹蝕，存在滾輪轉(zhuǎn)動不暢或不能轉(zhuǎn)動等問題，將引發(fā)列車脫軌、側(cè)翻等安全事故。

（2）開焊。開焊問題主要存在于長期循環(huán)使用

的鐵路貨物裝載加固器材中。開焊形成的原因分為2 類。一類是制造原因，焊縫質(zhì)量不達標，存在夾渣、未焊透、焊縫厚度不足等缺陷；焊接工藝不合理，焊接過程中造成面板翹曲變形，致使焊縫承受過大的預應力[3]。另一類是使用原因，我國的鐵路貨物裝載加固器材循環(huán)使用年限普遍較長，從幾年至十幾年不等，長期的日曬雨淋使焊縫銹蝕，反復承載使焊縫出現(xiàn)疲勞裂紋，另外工作人員的錯誤操作使鐵路貨物轉(zhuǎn)載加固器材發(fā)生意外撞擊，這些都會造成開焊問題。開焊問題對我國鐵路貨物裝載加固器材的安全可靠性損害較大，以卷鋼敞車運輸座架為例，承載著幾十噸重卷鋼的運輸座架依靠卡座固定在敞車中，如果卡座處出現(xiàn)開焊問題，座架縱向竄動，將引發(fā)鐵路貨物列車偏重、集重等行車事故。

（3）變形。我國鐵路貨物裝載加固器材發(fā)生局部或大范圍結(jié)構變形，主要因為在使用過程中工作人員進行非常規(guī)操作造成。鐵路貨物裝載加固器材變形將導致自身結(jié)構強度減弱，貨物的裝載加固效果變差，甚至失效，危及我國鐵路貨物運輸行車安全。例如，卷鋼臥裝鋼制座架承載卷鋼時至少有 4 個支撐點，如果鋼制座架由于非常規(guī)吊裝或意外碰撞造成變形，將導致支撐點不能均勻受力，影響承載卷鋼的穩(wěn)定性，進而威脅鐵路貨物列車的行車安全。

（4）斷裂。斷裂問題主要發(fā)生在組合型鐵路貨物裝載加固器材的連接部件。例如，用于連接貨物轉(zhuǎn)向架上架體和下架體的銷軸，以及盤條、鋼絲繩、鏈條等拉牽用鐵路貨物裝載加固器材。斷裂形成的主要原因有：母材內(nèi)部存在氣孔、分層、夾雜物等缺陷[4]；鐵路貨物裝載加固器材使用過程中產(chǎn)生磨損、割傷、疲勞裂紋等破壞。鐵路貨物裝載加固器材發(fā)生斷裂將引發(fā)重大鐵路運輸安全事故，以預應力混凝土橋梁普通平車運輸轉(zhuǎn)向架為例，如果連接上架體和下架體的銷軸發(fā)生斷裂，100 多噸重預應力混凝土橋梁將從鐵路列車上墜落，后果嚴重程度不堪設想。

（5）零部件缺損。由于操作人員崗位責任意識不強、操作技能不夠?qū)I(yè)熟練等原因，在鐵路貨物裝載加固器材的使用過程中，一些零部件容易發(fā)生脫落或損壞。另外，我國鐵路部分?？空镜燃壊桓?、安全防護設備簡陋、安全管理人員較少，當貨物列車停留時間較久時，容易發(fā)生鐵路貨物裝載加固器材上易拆卸的零部件丟失現(xiàn)象。鐵路貨物裝載加固器材零部件缺損，尤其是關鍵位置的零部件缺損，將導致貨物裝載加固失效，貨物發(fā)生竄動、滾動、傾覆、墜落等事故，嚴重影響鐵路貨物運輸行車安全。以長鋼軌普通平車運輸座架為例，座架的底梁和隔梁上設有限制長鋼軌橫向移動的側(cè)輪組。由于較易拆卸，側(cè)輪組如果發(fā)生缺損，將導致長鋼軌橫向限位失效，造成貨物列車偏載，甚至脫軌等事故。

2 提高我國鐵路貨物裝載加固器材技術檢測質(zhì)量的對策

2.1 提高我國鐵路貨物裝載加固器材結(jié)構強度檢測質(zhì)量

目前，我國鐵路貨物裝載加固器材結(jié)構強度檢測主要采用電阻應變計法，對被測裝載加固器材加載相應載荷情況下，通過讀取布置在裝載加固器材關鍵位置上電阻應變計中電阻變化值，計算求得相應位置應力變化狀態(tài)，分析裝載加固器材結(jié)構強度是否符合相應技術標準要求，進而判定被測裝載加固器材是繼續(xù)使用，還是維修處理或廢棄。為保證上路運行的裝載加固器材全部處于安全可靠狀態(tài)，避免對裝載加固器材結(jié)構性能錯判、誤判，進一步提高我國鐵路貨物裝載加固器材結(jié)構強度檢測質(zhì)量，特別是檢測準確性，尤為重要。然而，我國鐵路貨物裝載加固器材結(jié)構強度檢測場所主要為露天環(huán)境，條件比較惡劣，影響裝載加固器材結(jié)構強度檢測準確性的因素較多，對檢測人員的技術水平、從業(yè)經(jīng)驗、整體素質(zhì)要求較高。

2.1.1 提高測點布置質(zhì)量

裝載加固器材結(jié)構強度檢測過程中，測點布置是重要環(huán)節(jié)，測點布置質(zhì)量好壞直接影響測量結(jié)果的準確性[5]。提高測點布置質(zhì)量的主要措施如下。

（1）選取適宜的電阻應變計。我國鐵路貨物裝載加固器材和電阻應變計的種類均較多，檢測人員應根據(jù)被測裝載加固器材的材質(zhì)特點和電阻應變計的特性，選取最適宜搭配。

（2）保證測點位置選取準確性。檢測人員進行

實際測量前，必須深入分析被測裝載加固器材在實際應用時的受力狀態(tài)，對于復雜結(jié)構件可以借助有限元分析軟件，保證測試點選取的準確性、全面性。

（3）確保電阻應變計布置方向與預定方向的一致性。如果電阻應變計布置方向與預定方向存在夾角，即使角度很小，都將嚴重影響測試結(jié)果的準確性。

2.1.2 做好干擾因素防護工作

為了避免環(huán)境中相關因素對測試結(jié)果準確性的影響，裝載加固器材結(jié)構強度檢測過程中的防護工作必須準備充分。

（1）為了避免環(huán)境溫度變化對電阻應變計的干擾，應采用溫度補償法進行測量，并且保證工作電阻應變計和補償電阻應變計的聯(lián)接導線型號、長度相同，并捆扎在一起，避免環(huán)境溫度變化對導線電阻的干擾。另外，為避免電磁波的干擾，連接導線應選用多芯屏蔽電纜，而且多芯屏蔽電纜的金屬屏蔽網(wǎng)在儀器端應接地。

（2）確保電阻應變計敏感柵對地的絕緣電阻大于 500 MΩ，以避免在電阻應變計受潮狀態(tài)下采集到失真數(shù)據(jù)。

（3）注意調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)采集儀器的靈敏系數(shù)，避免導線電阻對數(shù)據(jù)采集靈敏度的影響。

2.1.3 加強從業(yè)人員的培訓與教育

由于我國鐵路貨物裝載加固器材的技術標準尚不完善，缺乏統(tǒng)一的試驗、檢驗方法[6]，加之各檢測單位技術裝備水平、人員素質(zhì)存在一定程度的差距，導致在裝載加固器材的技術指標和質(zhì)量水平的判別上存在較大差異，成為鐵路貨物運輸安全的隱患。檢測單位應加大實驗室硬件設施投入力度，及時檢修、適時更新儀器設備，合理布局實驗室，改善實驗室檢測環(huán)境，使實驗室具備與自身所承擔檢測任務相適應的實驗用房和儀器設備。同時，應加強對檢測人員的業(yè)務培訓，從思想上提高檢測人員對鐵路貨物裝載加固器材技術檢測工作重要性的認識，增強安全風險意識，努力保持從業(yè)人員“高標準、講科學、不懈怠”的工作態(tài)度[7]；通過定期教育和培訓，確保檢測人員及時掌握現(xiàn)行適用標準，了解鐵路貨物裝載加固器材領域科技成果的前沿動態(tài)，提高現(xiàn)場作業(yè)的實際操作技能。

2.2 加大我國鐵路貨物裝載加固器材無損探傷檢測力度

我國鐵路貨物裝載加固器材中的鋼結(jié)構件，在加工和使用過程中存在多種缺陷。例如，涉及原材料時存在裂紋、氣孔、分層、夾渣等缺陷，焊縫時存在咬邊、弧坑、焊瘤、裂紋、氣孔、未焊透等缺陷，另外還有加工制作缺陷和鋼結(jié)構運輸、安裝和使用維護中的缺陷。為防止上述鐵路貨物裝載加固器材缺陷對我國鐵路貨物安全運輸造成危害，應加大我國鐵路貨物裝載加固器材無損探傷檢測力度，嚴控焊縫外觀檢驗、滲透檢測、磁粉檢測和超聲波檢測環(huán)節(jié)。

2.2.1 仔細檢驗焊縫外觀

檢測人員應借助 5～10 倍放大鏡仔細檢查焊縫是否存在咬邊、弧坑、焊瘤、夾渣、裂紋、氣孔、未焊透等缺陷；采用硝酸酒精侵蝕檢查焊縫是否存在裂紋，當發(fā)現(xiàn)可疑處時，應將漆膜除凈、打光，并用丙酮清洗干凈，滴上濃度 5%～10% 硝酸酒精，認真查看是否存在褐色顯示的裂紋；重要的焊縫還應采用紅色滲透液著色探傷。

2.2.2 加大對關鍵部件的超聲波探傷比例和范圍

超聲波探傷具有檢測厚度大、靈敏度高、速度快、成本低、對人體無害等特點，利用該方法能夠?qū)﹁F路貨物裝載加固器材中存在的裂紋、氣孔、分層、夾渣等缺陷進行精確定位和定量[8]。為了確保我國鐵路貨物裝載加固器材的安全可靠性，應努力擴大對鐵路貨物裝載加固器材關鍵部件的超聲波探傷比例和范圍。需要引起注意的是，超聲波探傷適合于厚度較大的零部件檢驗，而且對工作表面平滑度要求較高，技術操作難度較大，應由經(jīng)驗豐富、技術水平較高的檢驗人員執(zhí)行。

2.2.3 利用磁粉探傷做好近表面處缺陷檢驗

磁粉探傷是通過磁粉在鐵路貨物裝載加固器材缺陷附近漏磁場中的堆積以檢測鐵磁性材料表面或近表面處缺陷的一種無損檢測方法，具有成本低、缺陷顯示直觀、檢驗速度快、檢驗準確度高等優(yōu)點，適用于檢測鐵磁性材料表面和近表面尺寸很小、間隙極窄的微裂紋。充分利用磁粉探傷做好鐵路貨物裝載加固器材中原材料、半成品、成品工件的近表面處缺陷檢

驗，能夠進一步保障我國鐵路貨物運輸安全。

2.3 完善我國鐵路貨物裝載加固器材技術檢測規(guī)范

目前，我國在鐵路貨物裝載加固器材方面的行業(yè)標準主要為《裝載加固材料和裝置》(TB/T 3079—2005)。其中，第 1 部分為貨物轉(zhuǎn)向架，第 2 部分為條形草支墊，第 3 部分為鐵泥塑料擋，第 4 部分為上封式網(wǎng)繩，第 5 部分為固定捆綁鐵索。這些標準對裝載加固材料或裝置明確規(guī)定了制作和技術要求，以及檢驗內(nèi)容、標準和方法等，對鐵路貨物裝載加固器材的質(zhì)量控制和管理起到應有的作用。然而，這些技術標準執(zhí)行多年，有的標準已經(jīng)不能適應當今鐵路發(fā)展需求，如我國《鐵路貨物裝載加固規(guī)則》中對長期循環(huán)使用的貨物轉(zhuǎn)向架要求每 5 年進行 1 次綜合技術檢測，而在實際使用過程中，每年均有鐵路局自行根據(jù)實際需求組織檢測。另外，鋼座架的檢測方法和周期均由鐵路局自行掌握，缺乏統(tǒng)一的檢測標準。研究制定可循環(huán)裝載加固器材檢測方法，完善既有標準尤為重要和緊迫。

3 結(jié)束語

提高我國鐵路貨物裝載加固器材的技術檢測質(zhì)量，加強對鐵路貨物裝載加固器材安全可靠性的監(jiān)管力度，杜絕鐵路貨物裝載加固器材帶病上路，對于確保我國鐵路貨物運輸安全，更好地推進我國鐵路貨運組織改革，保障敞開收貨、實貨組織裝車、隨到隨運的鐵路貨物運輸組織方式順利實施具有重要意義。

[1] 何緒體. 鐵路物流企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的思考[J]. 鐵道運輸與經(jīng)濟，2014，36(6)：32-35. HE Xu-ti. Thoughts on Transferring Development of Railway Logistic Enterprises[J]. Railway Transport and Economy，2014，36(6)：32-35.

[2] 趙 勇. 提高我國鐵路貨物裝載加固器材性能的探討[J]. 鐵道貨運，2013，31(4)：54-56. ZHAO Yong. Discussion on Increasing Performance of Railway Goods Loading Reinforcement in China[J]. Railway Freight Transport，2013，31(4)：54-56.

[3] 陳云祥. 焊接工藝[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[4] 戴起勛. 金屬材料學[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2012.

[5] 施文康，余曉芬. 檢測技術[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2010.

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[7] 郭玉華. 深入推進“三化”建設 全面提升貨運工作質(zhì)量[J]. 鐵道貨運，2015，33(1)：1-9. GUO Yu-hua. Deeply Promote “Three Aspects” Establishment and Fully Increase Quality of Freight Transport Works[J]. Railway Freight Transport，2015，33(1)：1-9.

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（責任編輯 馮姍姍）

Countermeasures of Increasing Technical Detection Quality of Railway Freight Loading Reinforcement Equipment in China

DING Wen-ying, YANG Lei, LU Song, YIN Tao
(Transportation and Economics Research Institute, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China)

This paper analyzes the factors influencing the safety and reliability of railway freight loading reinforcement equipments in China, and puts forward countermeasures of increasing the technical detection quality of the equipments in China, such as increasing the detection quality of structure strength of the equipments, intensifying the efforts of non-destructive flaw detection for the equipments, and improving technical detection standards of the equipments.

Railway; Freight Transportation; Loading Reinforcement Equipment; Safety; Technical Detection; Non-destructive Flaw Detection

1004-2024(2016)03-0043-04

U294.25

B

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2016.03.10

2016-02-17

丁文贏 (1984—)，男，山東德州人，碩士研究生。楊磊(1980—)，男，江蘇徐州人，碩士研究生。陸松 (1970—)，男，安徽蚌埠人，博士研究生。殷濤 (1980—)，男，四川邛崍人，大學本科。

中國鐵路總公司專項任務 (Z2013-037)