一种基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法与流程

1.本发明涉及铁路维护技术领域，特别涉及一种基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法。


背景技术：

2.钢轨轨面直接承载车轮，当轮轨之间由于廓形匹配不良或载荷条件恶化导致局部接触应力过大时，容易产生滚动接触疲劳(rolling contact fatigue，rcf)伤损。
3.滚动接触疲劳伤损通常表现为轨面鱼鳞纹(如图1所示)、掉块(如图2所示)等，其危害在于：1、裂纹向下发展，转向后演变为纵横裂型核伤，进而引发钢轨折断；2、轨面伤损影响超声波对钢轨内部核伤的检查，导致探伤误判或漏探；3、轨面掉块较大时，引起车轮局部冲击载荷，加快裂纹扩展。可见，钢轨轨面滚动接触疲劳伤损对于铁路运输安全具有一定的危害性。
4.针对轨面接触疲劳伤损，一般通过轮轨硬度和廓形的合理匹配，以及钢轨打磨修理技术的应用，对其进行缓解，但无法根本性消除。在对钢轨进行打磨修理时，需要根据轨面滚动接触疲劳伤损程度制定打磨维修的决策和策略。目前，主要采用涡流检测和超声检测等手段对钢轨进行检测，以获取轨面滚动接触疲劳伤损情况，但上述两种方法都存在各自技术上的局限性，更主要的一点是都需要携带专业的测量设备，不便于现场维护人员直接使用。
5.有鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，经过反复试验设计出及一种基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法，以期解决现有技术存在的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法，能够在维修现场快速确定钢轨轨面疲劳损伤程度，为后续打磨维修工序提供科学的决策依据。
7.为达到上述目的，本发明提出一种基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法，其中，所述钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法包括：
8.制作钢轨轨面疲劳伤损评级图谱；
9.获取待评价钢轨的轨面的照片；
10.将所述照片与所述钢轨轨面疲劳伤损评级图谱进行对比，根据所述钢轨轨面疲劳伤损评级图谱确定所述待评价钢轨的轨面疲劳损伤程度等级。
11.与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：
12.本发明提出的基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法，通过将待评价钢轨的轨面照片与钢轨轨面疲劳伤损评级图谱进行对比，进而根据钢轨轨面疲劳伤损评级图谱确定待评价钢轨的轨面疲劳损伤程度等级，有助于铁路工务部门一线作业人员在不具备
专用探伤设备与能力的条件下，对线路钢轨轨面伤损程度进行评级，为钢轨打磨的策略的制定提供决策依据，有利于钢轨打磨由现行的周期修转变为状态修，实现钢轨打磨资源的科学、有效配置。
附图说明
13.在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
14.图1为本发明中0级钢轨轨面疲劳伤损标准图；
15.图2为本发明中1级钢轨轨面疲劳伤损标准图(曲上股)；
16.图3为本发明中1级钢轨轨面疲劳伤损标准图(曲下股)；
17.图4为本发明中2级钢轨轨面疲劳伤损标准图(曲上股)；
18.图5为本发明中2级钢轨轨面疲劳伤损标准图(曲下股)；
19.图6为本发明中3级钢轨轨面疲劳伤损标准图(曲上股)；
20.图7为本发明中3级钢轨轨面疲劳伤损标准图(曲下股)；
21.图8为本发明中4级钢轨轨面疲劳伤损标准图(曲上股)；
22.图9为本发明中4级钢轨轨面疲劳伤损标准图(曲下股)；
23.图10为本发明中5级钢轨轨面疲劳伤损标准图(曲上股)；
24.图11为本发明中5级钢轨轨面疲劳伤损标准图(曲下股)；
25.图12为本发明中6级钢轨轨面疲劳伤损标准图(曲上股)；
26.图13为本发明中6级钢轨轨面疲劳伤损标准图(曲下股)；
27.图14为本发明中7级钢轨轨面疲劳伤损标准图(曲上股)；
28.图15为本发明中7级钢轨轨面疲劳伤损标准图(曲下股)；
29.图16为本发明提出的基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法的流程图。
具体实施方式
30.结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。
31.如图16所示，本发明提出一种基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法，该钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法包括：
32.制作钢轨轨面疲劳伤损评级图谱；
33.获取待评价钢轨的轨面的照片；
34.将该照片与钢轨轨面疲劳伤损评级图谱进行对比，根据所述钢轨轨面疲劳伤损评级图谱确定待评价钢轨的轨面疲劳损伤程度等级。
35.本发明提出的基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法，通过将待评价钢轨的轨面照片与钢轨轨面疲劳伤损评级图谱进行对比，进而根据钢轨轨面疲劳伤损评级图
谱确定待评价钢轨的轨面疲劳损伤程度等级，有助于铁路工务部门一线作业人员在不具备专用探伤设备与能力的条件下，对线路钢轨轨面伤损程度进行评级，为钢轨打磨的策略的制定提供决策依据，有利于钢轨打磨由现行的周期修转变为状态修，实现钢轨打磨资源的科学、有效配置。
36.在本发明一个可选的实施方式中，制作钢轨轨面疲劳伤损评级图谱，包括：根据轨面伤损的特征和损伤密度，确定钢轨轨面疲劳伤损等级，并制作与各等级对应的钢轨轨面疲劳伤损标准图。
37.在该实施方式一个可选的例子中，钢轨轨面疲劳伤损等级包括0～7级，钢轨轨面疲劳损伤评级图谱包括0～7级钢轨轨面疲劳伤损标准图。
38.在该实施方式一个可选的例子中，0～7级钢轨轨面疲劳伤损标准图分别为：
39.0级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面无裂纹，无掉块；
40.1级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，无掉块；
41.2级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其轨轨面存在裂纹，且存在零星分布的轻微掉块；
42.3级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，且存在连续分布的轻微掉块；
43.4级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，且存在连续分布的轻微掉块和零星分布的较大尺寸掉块；
44.5级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，且存在条带状并连续分布的较大尺寸掉块；
45.6级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，且存在遍布顶面并连续分布的较大尺寸掉块；
46.7级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，且存在遍布顶面并连续分布的较大尺寸掉块，或者，单个所述掉块的长度≥25mm。
47.在该实施方式一个可选的例子中，根据所述钢轨轨面疲劳伤损评级图谱确定待评价钢轨的轨面疲劳损伤程度等级，包括：确定照片中轨面伤损的特征和损伤密度与钢轨轨面疲劳损伤评级图谱中的n级钢轨轨面疲劳伤损标准图接近时，则确定待评价钢轨的轨面疲劳损伤程度为n级；当照片中轨面伤损的特征和损伤密度介于n级钢轨轨面疲劳伤损标准图和n+1级钢轨轨面疲劳伤损标准图之间时，则确定待评价钢轨的轨面疲劳损伤程度为n.5级，其中，n为0～7。
48.在该实施方式一个可选的例子中，轻微掉块的尺寸为，5mm≤掉块长度＜15mm；所述较大尺寸掉块的尺寸为，5mm≤掉块长度＜25mm。
49.在该实施方式一个可选的例子中，零星分布是指，两个相邻的掉块之间的距离大于300mm；连续分布是指，两个相邻的掉块之间的距离大于300mm；条带状并连续分布是指，掉块区域的平均宽度大于15mm，遍布顶面并连续分布是指，掉块区域的平均宽度大于50mm。
50.在本发明一个可选的例子中，待评价钢轨的照片的分辨率不低于1080p。
51.在本发明一个可选的例子中，待评价钢轨的照片应至少覆盖0.5米长度的钢轨。
52.现结合一实施例，详细说明本发明提出的基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法的具体实施过程：
53.在本实施例中，钢轨轨面疲劳伤损可分为八个等级：无(0级)；轻微ⅰ级(1级)；轻微
ⅱ
级(2级)；中等ⅰ级(3级)；中等ⅱ级(4级)；严重ⅰ级(5级)；严重ⅱ级(6级)；严重ⅲ级(7级)，相应的，钢轨轨面疲劳伤损评级图谱包括8张(0～7级)钢轨轨面疲劳伤损标准图。
54.具体的，0级钢轨轨面疲劳伤损，即无钢轨轨面疲劳伤损，其特征为无裂纹、掉块等疲劳伤损。相应的，如图1所示，0级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面无裂纹，无掉块。
55.1级钢轨轨面疲劳伤损，即轻微ⅰ级钢轨轨面疲劳伤损，其特征为存在裂纹，无刺手感，无掉块。相应的，如图2、图3所示，1级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，无掉块。
56.2级钢轨轨面疲劳伤损，即轻微ⅱ级钢轨轨面疲劳伤损，其特征为存在裂纹，有刺手感，存在零星分布的轻微掉块。相应的，如图4、图5所示，2级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其轨轨面存在裂纹，且存在零星分布的轻微掉块。
57.3级钢轨轨面疲劳伤损，即中等ⅰ级钢轨轨面疲劳伤损，其特征为存在裂纹，有刺手感，存在连续分布的轻微掉块。相应的，如图6、图7所示，3级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，且存在连续分布的轻微掉块。
58.4级钢轨轨面疲劳伤损，即中等ⅱ级钢轨轨面疲劳伤损，其特征为存在裂纹，有刺手感，存在连续分布的轻微掉块存和零星分布的较大尺寸掉块，5mm≤单个掉块长度＜15mm。相应的，如图8、图9所示，4级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，且存在连续分布的轻微掉块和零星分布的较大尺寸掉块。
59.5级钢轨轨面疲劳伤损，即严重ⅰ级钢轨轨面疲劳伤损，其特征为存在裂纹，有刺手感，轨顶面存在条带状、连续分布的较大尺寸掉块，15mm≤单个掉块长度＜25mm，两个相邻掉块之间的最远距离小于300mm，掉块区域平均宽度大于15mm。相应的，如图10、图11所示，5级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，且存在条带状并连续分布的较大尺寸掉块。
60.6级钢轨轨面疲劳伤损，即严重ⅱ级钢轨轨面疲劳伤损，其特征为存在裂纹，有刺手感，存在遍布轨顶面在连续分布的较大尺寸掉块，15mm≤单个掉块长度＜25mm。相应的，如图12、图13所示，6级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，且存在遍布顶面并连续分布的较大尺寸掉块。
61.7级钢轨轨面疲劳伤损，即严重ⅲ级钢轨轨面疲劳伤损，其特征为存在裂纹，有刺手感，存在遍布轨顶面在连续分布的较大尺寸掉块，单个掉块长度≥25mm。相应的，如图14、图15所示，7级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，且存在遍布顶面并连续分布的较大尺寸掉块，或者，单个所述掉块的长度≥25mm。
62.在本实施例中，钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法的操作步骤包括：
63.首先，拍摄轨面图片；采用照相设备在日间光照的条件下拍摄钢轨轨头顶面，图片应至少覆盖0.5米长度的钢轨，图片的分辨率不应低于1080p，确保轨面伤损清晰可辨。
64.之后，对照图谱进行评级；将轨面伤损照片与评级图谱进行比对，具体的，
65.当轨面伤损的特征、密度与评级图谱中n级接近时，该处轨面伤损可评为n级；
66.当轨面伤损程度介于评级图谱中n级和n+1之间时，该处轨面伤损可评为n.5级。
67.本发明提出的基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法，有助于铁路工务部门一线作业人员在不具备专用探伤设备与能力的条件下，对线路钢轨轨面伤损程度进行评级，为钢轨打磨的策略的制定提供决策依据，有利于钢轨打磨由现行的周期修转变为状
态修，实现钢轨打磨资源的科学、有效配置。
68.针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

技术特征：
1.一种基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法，其特征在于，所述钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法包括：制作钢轨轨面疲劳伤损评级图谱；获取待评价钢轨的轨面的照片；将所述照片与所述钢轨轨面疲劳伤损评级图谱进行对比，根据所述钢轨轨面疲劳伤损评级图谱确定所述待评价钢轨的轨面疲劳损伤程度等级。2.如权利要求1所述的基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法，其特征在于，制作钢轨轨面疲劳伤损评级图谱，包括：根据轨面伤损的特征和损伤密度，确定钢轨轨面疲劳伤损等级，并制作与各等级对应的钢轨轨面疲劳伤损标准图。3.如权利要求2所述的基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法，其特征在于，所述钢轨轨面疲劳伤损等级包括0～7级，所述钢轨轨面疲劳损伤评级图谱包括0～7级钢轨轨面疲劳伤损标准图。4.如权利要求3所述的基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法，其特征在于，所述0～7级钢轨轨面疲劳伤损标准图包括：0级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面无裂纹，无掉块；1级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，无掉块；2级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其轨轨面存在裂纹，且存在零星分布的轻微掉块；3级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，且存在连续分布的轻微掉块；4级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，且存在连续分布的轻微掉块和零星分布的较大尺寸掉块；5级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，且存在条带状并连续分布的较大尺寸掉块；6级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，且存在遍布顶面并连续分布的较大尺寸掉块；7级钢轨轨面疲劳伤损标准图，其钢轨轨面存在裂纹，且存在遍布顶面并连续分布的较大尺寸掉块，或者，单个所述掉块的长度≥25mm。5.如权利要求4所述的基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法，其特征在于，所述轻微掉块的尺寸为，5mm≤掉块长度＜15mm；所述较大尺寸掉块的尺寸为，5mm≤掉块长度＜25mm。6.如权利要求4所述的基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法，其特征在于，所述零星分布是指，两个相邻的掉块之间的距离大于300mm；所述连续分布是指，两个相邻的掉块之间的距离大于300mm；所述条带状并连续分布是指，掉块区域的平均宽度大于15mm，所述遍布顶面并连续分布是指，掉块区域的平均宽度大于50mm。7.如权利要求2所述的基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法，其特征在于，将所述照片与所述钢轨轨面疲劳伤损评级图谱进行对比，包括确定所述照片中轨面伤损的特征和损伤密度与所述钢轨轨面疲劳损伤评级图谱中的n级钢轨轨面疲劳伤损标准图接近时，则确定所述待评价钢轨的轨面疲劳损伤程度为n级；当所述照片中轨面伤损的特征和损伤密度介于n级钢轨轨面疲劳伤损标准图和n+1级钢轨轨面疲劳伤损标准图之间时，则确定
所述待评价钢轨的轨面疲劳损伤程度为n.5级，其中，n为0～7。8.如权利要求1所述的基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法，其特征在于，所述照片的分辨率不低于1080p。9.如权利要求1所述的基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法，其特征在于，所述照片应至少覆盖0.5米长度的钢轨。

技术总结
本发明提出一种基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法，涉及铁路维护技术领域，钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法包括：制作钢轨轨面疲劳伤损评级图谱；获取待评价钢轨的轨面的照片；将照片与钢轨轨面疲劳伤损评级图谱进行对比，根据钢轨轨面疲劳伤损评级图谱确定待评价钢轨的轨面疲劳损伤程度等级。本发明提出的基于评级图谱的钢轨轨面疲劳伤损程度评价方法能够在维修现场快速确定钢轨轨面疲劳损伤程度，为后续打磨维修工序提供科学的决策依据。策依据。策依据。


技术研发人员：梁旭 刘丰收 李英奇 许鑫 张金 王猛 李闯 周韶博
受保护的技术使用者：北京中铁科新材料技术有限公司 中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所 铁科金化科技有限公司 中国铁道科学研究院集团有限公司
技术研发日：2023.02.27
技术公布日：2023/6/7