基于交流电磁场的轨面疲劳裂纹量化检测方法研究

来源：计算机测量与控制杂志2025年第4期北京时间：

作者：王驰,周宇,未娜超,翁之意,刘加华

单位：同济大学 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室 同济大学交通学院

摘要：钢轨滚动接触疲劳(Rolling Contact Fatigue, RCF)裂纹是影响轨道交通运行安全性与舒适性的主要原因之一,为了实现钢轨RCF裂纹形态参数的量化表示,采用交流电磁场检测(Alternative Current Field Measurement, ACFM)方法结合钢轨RCF裂纹现场取样观测结果建立了钢轨-裂纹-空气ACFM激励与响应计算模型；分析计算了ACFM对裂纹参数的响应情况,在此基础上结合线性插值与三次样条插值提出了钢轨RCF裂纹内部参数估算方法；搭建了基于函数波信号发生器、锁相放大器与数字信号采集仪的钢轨RCF实验检测台；制备了基于U型铁氧体磁芯、激励线圈、检测线圈的ACFM激励测量探头；基于钢轨RCF裂纹现场观测结果,进行了钢轨RCF裂纹的加工与实验测试；经过仿真计算与实验测试验证了所构建的钢轨RCF裂纹形态参数ACFM计算模型与内部参数估算方法；研究中的计算模型、实验平台与估算方法为进一步实现钢轨RCF裂纹的量化检测奠定基础。

关键词：钢轨伤损;滚动接触疲劳;空间斜裂纹;交流电磁场检测;无损检测

基金资助：国家自然科学基金(51878661)；中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划项目(L2021G002)；浙江省交通运输厅科技计划项目(2023024)；中央高校基本科研业务费(2022-5-ZD-04)。