一、立项背

随着我国铁路系统的不断壮大，安全问题也日益突显。列车在长期反复的通过钢轨时，钢轨极易产生各种疲劳损伤，如不及时发现并维护更换，会随着列车运行发展成内部缺陷，造成断轨，导致严重的事故。钢轨探伤是防止断轨的一道重要防线，是确保铁路安全畅通的关键

目前我国主要采用单轨手推式钢轨超声波探伤仪进行探伤，其检测速度为3km/h，上下道方便，发现能力强，但作业效率较低，且依赖人工探伤，人为因素影响较大。国外发达国家主要由大型轨道车辆悬挂探伤设备进行探伤，其探伤作业效率高，但需人工另行复核伤损，且此类设备价格高昂、机动性差、检出率不高

因此，为满足当前国内的迫切需求，需要设计研发一套检测效率明显高于传统手推式钢轨超声波探伤仪，且造价又远低于大型钢轨探伤车的中高速钢轨检测设备

二、内涵和主要做（方）

多功能双轨式钢轨超声波探伤仪采用轮式探头取代原有的滑靴式探头，将超声波探伤技术与自动化集成，使用电动走行平台作为载体，形成携带探轮式超声波探伤设备经自动对中装置调整后对双钢轨同时检测的设备，取代了原有的单轨手推式钢轨探伤仪，提高探伤效率五倍以上。此外，设备还集成了CCD线阵相机和高亮度线性光源，对钢轨内部进行探伤的同时同步拍摄钢轨表面情况，实现钢轨内外部综合检测。并引入定位及无线通信技术，将现场探伤数据远程传输到后台服务器，实现数据的实时定位与监控

本项目采用模块化设计，分别对电动走行平台，以及加装在走行平台上的钢轨探伤系统、自动对中系统、钢轨表面视频监控系统、定位及4G无线传输系统等模块进行设计，最终集成于一体

三、原理或机

钢轨探伤系统采用高性能Virtex系列FPGA芯片，同时采取合理的电路布局、编码器和超声波信号处理系统的触发方式满足中高速下探伤的硬件要求；利用红外测距技术实现探轮机构的自动对中；采用机器视觉技术、CCD工业相机拍摄技术实现查看钢轨表面缺陷；采用定位与4G数据传输技术，实现数据的实时定位与监控

四、创新亮点和值得学习借鉴之

1、创新亮点

(1) 发明了双轨自动探伤系统，取代了原有的单轨手推式钢轨探伤仪，实现了在轨道线路天窗时间内以15-20km/h速度同时进行双轨道B型显示探伤的模式，提高探伤效率五倍以上

(2) 发明了钢轨探伤仪伺服对中装置及其相关技术，填补了国内轻型探轮伺服对中机构在钢轨探伤领域应用的空白，实现了在钢轨探伤中探轮的自动对中

(3) 集成了钢轨探伤系统与钢轨表面视频监控系统，结合利用CCD线阵相机和高亮度线性光源，可对钢轨踏面、轨腰、轨底进行拍摄，实现钢轨内外部综合检测

(4) 集成了钢轨探伤系统与远程数据传输系统，引入定位及无线通信技术将现场探伤数据远程传输到后台服务器，实现数据的实时定位与监控

2、值得学习借鉴之

(1) 突破传统工务探伤作业管理模式，研发出的多功能钢轨自动检测设备取代原有单轨手推式钢轨探伤仪，提高作业效率，改变了工务探伤管理的作业周期、作业模式和作业密度

(2) 开拓研发思路，不局限于单一方向，以走行平台为载体搭载其他功能模块实现多功能检测

(3) 将人工智能技术引入传统探伤行业，使传统人工判伤往智能判伤逐步转换

五、实施应用前后效果（益）情况对

我国主要采用单轨手推式钢轨超声波探伤仪进行探伤，其检测速度为3km/h，作业效率较低；另外也有采购大型轨道车辆悬挂探伤设备进行探伤，但此类设备价格高昂，一台设备售价在2500万元左右。智能化多功能双轨式钢轨超声波探伤仪在投入应用后，其检测速度为15-20km/h，探伤效率较单轨手推式钢轨超声波探伤仪提高了5倍以上；而该设备单台售价在150万元左右，价格远低于大型轨道车，是可取代单轨手推式钢轨超声波探伤仪及大型轨道车探伤的中高速钢轨检测设备

六、可推广应用范

智能化多功能双轨式钢轨超声波探伤仪作为针对钢轨表面及内部缺陷检测的专业工务设备，以取代单轨手推式钢轨探伤仪为目标，可推广应用于国内外的高速铁路、普通铁路、城际铁路及城市轨道交通领域