《无损检测 漏磁检测 轨道交通双轨探伤检测系统-编制说明》

一、标准编制说明内容

1、工作简要过程，来源、主要参加单位和工作组成员等

钢轨探伤车电磁检测项目是基于国家自然科学基金委员重大科学仪器开发

专项“钢轨接触疲劳及裂纹多物理高速巡检监测技术攻关”；铁路总公司重大课

题“高铁钢轨浅表层缺陷快速检测关键技术研究及装备研制”的产业化项目，该

检测系统采用漏磁检测原理，安装在铁路轨道车辆上进行在役钢轨的动态检测，

最高检测速度80km/h为现有超声波检测提供有效补充。

主要参加单位和工作组成员有：南京航空航天大学，王平、贾银亮、李开宇、

石玉、姚恩涛；中铁第四勘察设计院集团有限公司，耿明、许勇、何杰；中国铁

道科学研究院，张玉华、熊龙辉、李培、钟艳春；南京派光高速载运智慧感知研

究院有限公司，徐维磊、赵战军。

2、标准化对象简要情况及制修订标准的原则

1）标准化对象简要情况

（1）产品标准

①产品主要品种、产量及生产厂家

目前，世界上铁路总里程约137万公里，而且世界各大铁路公司

在高铁领域的投资不断增加。截至2020年底，我国铁路运营里程14.6

万公里，其中高铁运营里程3.8万公里，较“十一五”末增长近5倍，占

世界高铁运营里程的2/3以上。

钢轨电磁检测系统作为高技术、高附加值的检测工程装备，从设

计到建造的过程，分别涉及到钢铁、冶金、石化、装备制造、电子信息、

工程安装、无损检测、通讯、化工、机电等领域，该项目的实施，不仅可

以促进我国铁路产业的发展，对我国机械设备制造业及冶金、材料生产的

发展也具有十分重要的推动作用，对促进相关技术和产业进步，扩大社会

就业，产生积极的影响。

②产品主要用途及质量情况

主要分为三个部分：硬件设计、结构安装设计、软件数据分析。

1、检测部分硬件设计

电磁检测系统主要包括传感器、调理电路、采集卡和工控机，他的主要功能

是对传感器获取的电压信号进行处理和采集，最后送至工控机进行储存，其硬件

组成框图如图所示。

图1检测系统硬件组成框图

检测系统的检测过程是：检测探头部分的磁芯施加直流激励源，磁化被

测钢轨试件，霍尔传感器阵列检测被测钢轨试件的漏磁场变化情况，获取漏磁信

号。经过调理电路放大、低通滤波后，计算机的采集卡把采集到的漏磁信号处理

分析，进行漏磁成像显示，反映出被测钢轨试件表面缺陷分布和特征。

2、检测部分软件设计

包括数据采集、处理、存储、传输、回放。

根据实际需求实现软件界面友好，方便操作，数据准确的处理软件。

2.1.原始数据采集显示界面

原始数据采集显示界面在主控界面中，实时显示区按传感器阵列通道方向及

左右轨道LX、LY、RX、RY分别进行三维图像显示，可随时切换方向观察数据特

性，也可选择单独通道进行数据显示。显示区可对于细小波动进行放大显示观看

当前位置数据特征。主控界面还集成显示当前时间，里程进度值显示。系统里程

校准功能均在主控界面实现。

图2原始数据采集显示界面

2.2.数据处理显示界面

数据处理界面包含4个显示区，分别为报警查看区，可对缺陷深度大于一定

值的位置进行细节查看，包括原始数据及数据处理的宏观数据；数据显示区1

可以对原始数据处理结果按照顶面及轨距角面分别按每米距离进行显示，显示数

据包括伤损数量、最大深度、平均深度三条曲线；数据显示区2可对一段时间内

的数据处理数值按0.1s分辨率进行显示；当检测到深度超过额定值的裂纹是，

系统会在报警显示区进行报警显示。

图3数据处理显示界面

3.数据保存

系统对数据保存分为4部分：

（1）对所有采集数据进行无损保存，保存为原始历史检测数据；

（2）对伤损位置进行原始数据段保存，便于直接回看伤损位置数据；

（3）对数据处理结果进行完整保存，生成检测伤损列表，包含伤损位置，

伤损数量，最大深度平均深度等信息；

（4）对缺陷深度大于额定值的严重伤损信息进行单独保存。

其中原始数据保存为里程m年_月_日时分秒.dat格式文件,数据处理

结果保存在DefectInfo_年_月_日.txt文件,严重伤损信息保存在

WarningDefectInfo_年_月_日.txt文件中。

2）制修订标准的原则

（1）制修订标准的依据或理由

钢轨是铁路交通运行的基础，钢轨是铁路轨道的主要组成部件，长期使用过

程中出现的裂纹伤损和材料老化等问题可能会直接威胁行车安全。列车长期频繁

的在钢轨上行驶，在养护不佳的条件下，便会导致钢轨表面产生疲劳裂纹伤损。

早在2009年，1164次列车在河北野三坡铁路段，由于钢轨断裂的原因，致

使其6节车厢脱轨，虽然无人员伤亡，但给铁路安全带来不好的影响也给国家带

来了严重的损失。2011年在北京石景山南站该列车再次因铁轨断裂发生脱轨事

故。2016年在印度距离北方城市坎普尔大约100公里，有14节车厢脱轨，导致

百余人伤亡，经相关部门调查，大概率事故原因是由钢轨断裂引起。由此可见,

钢轨顶表面裂纹伤损等问题如不及时发现解决，就有可能会严重威胁铁路运行安

全。

而在铁路的轨道探伤过程中，探伤检测系统的设计是极为重要的一环，需要

对检测系统的设计过程以及设计指标做出进一步的规定。

（2）制修订标准的原则

遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、及时修订、不断完善”

的标准编制原则，并与技术创新、试验验证、产业推进、应用推广相结合，统筹

推进。

在确定本标准主要内容时，综合考虑生产企业的使用习惯和用户的利益，寻

求最大的经济、社会效益，充分体现了标准在技术上的先进性和技术上的合理性。

本标准的起草宗旨：在符合适用性的前提下，尽量降低标准的各项要求、简

化方法过程，从而达到降低生产成本的目的。

本标准在结构编写和内容编排等方面依据GB/T1.1《标准化工作导则第1

部分：标准的结构和编写》进行编写。

本课题集中了科研院所、制造厂商、最终用户等多方优势，组成创新能力强、

知识结构合理的技术攻关团队，利用产、研、用技术攻关团队的优势，可保障本

课题的顺利进行。

3、采用国际标准和国外先进标准的项目

本标准为自主起草。国内尚未有类似的标准，国外已有类似的标准，故本标

准采用国际规范或国外先进技术。本标准水平为国际先进水平。

4、标准主要内容（包括牌号、成分、性能指标、型号、各种参数、

公式、试验方法、检验规则等）确定的论据（包括试验、验证、统

计数据等），修订标准时，应列有新旧标准的对比分析。

为了配合国家自然科学基金委员重大科学仪器开发专项《钢轨接触疲劳及裂

纹多物理高速巡检监测技术攻关》

检测系统总要求

a)探伤作业最高速度：不小于15km/h。

b)系统检出率：不小于90%。

c)系统误报率：不大于5%。

d)钢轨浅表层伤损检测深度：5mm。

e)钢轨浅表层裂纹检测宽度：大于0.3mm。

f)连续工作时间：不小于5小时。

g)MTBF时间：不少于5000小时。

•本标准规定了检测系统的最大时速、系统检出率、系统误报率、浅表层检

测深度、浅表层检测宽度、连续工作时间、平均故障间隔时间

•本标准规定了检测系统内部的探头、磁轭、滑靴、检测工控机的技术要求

•本标准规定了检测系统的检测软件可实现读取采集数据、检测数据的存储、

与检测主机通信并设置信号调理电路参数等功能。

•本标准规定了检测系统的外观、安全要求、。

本标准的起草宗旨：在符合适用性的前提下，尽量降低标准的各项要求、简化方法过程，

从而达到降低生产成本的目的。

本标准在结构编写和内容编排等方面依据GB/T1.1《标准化工作导则第1部分：标

准的结构和编写》进行编写。

本课题集中了科研院所、制造厂商、最终用户等多方优势，组成创新能力强、知识结构

合理的技术攻关团队，利用产、研、用技术攻关团队的优势，可保障本课题的顺利进行。

5、主要试验（或验证）结果的分析、综述报告、技术经济论证，预

期的经济效果等。

•项目的核心技术于2019年8月进行了专家测试，证明了系统具有检测表

面、内部伤损的能力和检测速度。

•2020年12月，设备以安装于小型巡检车以安装于小型巡检车和手持两种

方式由南京金陵检测工程有限公司进行了测试，证明了系统在实际线路上

具有检测表面、亚表面、内部伤损的能力。

•2020年12月，设备以安装于小型巡检车和手持两种方式由南京地铁运营

责任有限公司进行了测试，证明了系统在实际线路上具有检测表面、内部

伤损的能力。

•2019年12月，国铁集团科信部组织召开了高铁钢轨浅表层缺陷快速检测

关键技术研究及装备研制技术方案评审会，确定了探伤车技术条件。

•电磁检测技术于2016年-2017年期间，在上海铁路局工务段和南京桥工

段进行了应用，证明能有效发现钢轨表面和近表面伤损，且检测速度快，

准确度高。

•设备已搭载于GTC-80型探伤车，通过了技术评审，并进行了使用测试，

获得了国家铁路局型号合格证和制造许可证。

•2022年3月，在教育部科技查新站进行了科技查新，查新结论为项目成

果在国内外相关文献中除该项目成员文献未见与该项目相同的文献报道。

•2022年4月中国仪器仪表行业协会组织召开了该项目科技成果评价会，

专家组包含6位院士，专家组评价结论如下：项目研究成果技术难度很大，

创新性很强，为解决国产替代方面的问题做出了积极贡献，项目成果取得

了显著的社会效益和经济效益。项目总体达到国际先进水平，研制的钢轨

表面伤损高速漏磁检测系统属国际首创，在表面伤损检测、里程同步、激

光对中指标方面达到国际领先水平。

6、与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准的关系。

本标准与我国的现行法律、法规和强制性国家标准没有冲突。

7、对征求意见及重大分歧意见的处理经过和依据。

本标准制定过程中，尚无出现未采纳的重大分歧意见。

8、标准水平建议，预期的社会经济效果。

本标准依据这些轨道双轨探伤设备相关条例标准对超声探伤以及电磁探伤

部分作相关规定，并结合我国铁路线路运行的实际情况制定。在符合工业生产适

用性的前提下，尽量降低各项要求、简化方法过程，从而达到降低生产成本的目

的。通过多种检测技术加强对钢轨母材易产生伤损的高风险处进行针对性无损检

测，提高系统