［摘 要］ 铁道车辆车体钢结构总成、整车总装竣工后，按照《铁道车辆漏雨试验方法》（TB/T 1802-1996）要求，均要进行漏雨试验，满足不泄露的技术要求；针对现车漏雨试验时泄漏率高达30%的现状,提出一种基于超声波检测的试验方法,将超声波发生器作为信号源置于车辆车厢内,利用车外超声波接收装置，将超声振动波转换成电压信号输出,经计算机处理分析后可自动评定铁道车辆的漏雨密封性能。该方法可在车辆淋雨试验前预先进行检测，操作超声波柔性探头和便携式显示器扫描车辆，可检测到车辆孔洞、缝隙或密封不良部位漏出的超声波声音信号，通过超声波耳机听到泄漏声或看到数位信号的变动，从而确定泄漏部位，进行预先控制和处理，极大降低了因漏雨造成的车辆返工返修率。该方法检测成本低、可靠性高，对车辆制造商和车辆运营单位具有现实意义，值得推广应用。
［关键词］ 超声波检测技术；铁道车辆密封性；漏雨试验
一、概 述
铁道车辆整车密封性能是车辆重要的质量指标之一，关系到车辆的安全运营和乘座的舒适性。如果密封性指标不达标，车辆雨天运行时，雨水会进入车辆电气柜、设备柜及电气部件，造成车辆部件腐蚀、电路短路、信号系统紊乱等故障，危及行车安全。铁道车辆漏雨部位大多发生在车顶空调、空调新风口、车辆门窗、贯通道等处，主要进水路径有：车体钢结构空调平台焊缝处、空调新风口铝风道结合面处、车门上沿及门缝处、车窗周圈及贯通道上侧部位。
按照《铁道车辆漏雨试验方法》（T B/T 1802-1996）要求，车辆制造时需进行车体钢结构的浇水试验和整车落成后的喷水试验，喷水技术参数：喷水强度不小于3m m/min、喷头处水压不小于0.10MPa、喷头至喷水表面的距离不大于1.5m、喷水时间不小于3min，喷水结束后10～20min内再检查各部位是否有渗漏。车辆漏雨试验为例行试验，根据车辆制造现场统计数据，车辆整车落成后漏雨试验时，漏雨发生概率总在30%左右，严重影响产品质量和生产交付计划，亟待开发一种新的检测方法来进行铁道车辆漏雨试验前的泄漏检测和漏雨后漏点的查找，为车辆运营提供安全保障。
本文依据汽车行业的应用经验，采用超声波检测泄漏的原理，对超声波发生器、接收装置、检测探头、系统软件等进行优化配置，使之满足于铁道车辆漏雨密封性能检测。
二、超声波检测装置原理
超声波是频率高于20KHz、人耳听不到的声波，它具有方向性好、功率大、穿透能力强、易于获得较集中的声能且随传播距离增大衰减较快的特点。
在封闭的铁道车辆车厢内，放置超声波发生器，超声波在均匀的介质中以直线方式传播，当传播到界面或另一种介质的表面时，按照几何光学原理，发生反射、折射现象，在反射、折射时其能量及波形都发生变化，能量的变化量取决于两种介质的声阻抗特性，两种介质的声阻抗特性差异愈大，则反射波的强度愈大。铁道车辆车厢内部件材料主要有钢、铝、酚醛玻璃钢、橡胶、塑料等组成，由于上述材料的声阻抗和空气声阻抗相差较大，超声波均不同程度地发生反射；如果封闭车厢内有缝隙、孔洞，超声波将穿过该缝隙，用超声波检测探头扫描车体钢结构空调平顶焊缝、空调新风口铝风道结合面、车门上沿及门缝、车窗周圈及贯通道等部位，可捕捉到超声波声音，通过检测仪器分析、处理，可以判断出缝隙的大小、位置。超声波检测装置原理框图见图1。
图1 超声波检测装置原理框图
三、铁道车辆超声波检测装置
车辆超声波检测装置具有以下功能：
（1）检测高频率的超音波；
（2）屏蔽低频率或人耳可以听到的声波；
（3）超声波信号可转换为人耳可以听到的声波；
（4）超声波信号可进行量化、数值化；
（5）可储存测量数据、显示器显示泄漏处；
（6）可传输测量数据到P C上储存、分析、结论。
车辆超声波检测装置系统组成图见图2。
图2 车辆超声波检测装置系统组成
四、铁道车辆超声波检测装置应用
铁道车辆超声波检测泄漏分为两个阶段进行，第一阶段：车体钢结构泄漏检测；第二阶段：车辆整车落成后泄漏检测。
（一）车体钢结构检测系统
铁道车辆车体总组焊后，需对车体钢结构顶盖上通风器、雨檐、空调新风口、空调平台焊缝、车体侧墙门窗处、车体端墙贯通道处进行浇水试验，满足不泄漏、不渗漏之要求。
在浇水试验之前，使用超声检测装置，对以上部位进行探测检查，预先检测是否有漏点，预先进行控制并处理，可有效控制有漏点的车体流入下工序，减少返工返修时间，提高产品质量。车体钢结构检测位置见图3。
图3 车体钢结构超声波检测部位图
（二）整车检测系统
铁道车辆总组装竣工后，按照工艺流程，需对整车进行漏雨试验，满足《铁道车辆漏雨试验方法》（T B/T 1802-1996）喷水强度不小于 3m m/min、喷头处水压不小于0.10MPa、喷头至喷水表面的距离不大于1.5m、喷水时间不小于3min，喷水结束后10～20min内再检查各部位不渗漏的要求。
在车辆漏雨试验前设置超声检测工序，对车辆车门接缝处、车体空调平台焊缝处、车窗接缝处、车内风道及电器设备接缝处、贯通道折棚处等进行漏点检测，可预先发现漏点、处理漏点，大大降低了返工返修时间，满足了生产计划要求。整车超声波检测部位图参见图4。
图4 整车超声波检测部位图
（三）设备选型
1.超声波发声器
发射功率：8×260m W便携式（可根据实际情况试验标定后确定）
频率范围：频率39.2KHz和39.6KHz双频制
温度范围：-20～50℃；湿度范围:0～95%
具有二次充电装置，一次充电后连续工作时间≥2.5小时
2.外接式探测器
柔性弯曲式探头
探头灵敏度：-65d B/V/μbarat40kHz（可根据实际情况试验标定后确定）
探测器长度：550m mo r 820m m
探头管外径20m m
3.接收器主机
测量量程：－10d B μV～120d B μV
测量精度：±0.5d B μV
测量分辨率：0.1d B μV
信噪比：－5d B μV
带宽：－3d B)2KHz
频率范围：0～200KHz
便携仪显示器可显示漏点部位、具有键盘功能键、具有高对比性，带背光LCD，可接入PC电脑进行数据存储、分析、打印功能。
五、结 语
1.超声波检测可与传统淋雨试验工艺相结合，提前发现车辆漏雨部位进行处理，提高了车辆密封性能、降低了返工返修率。
2.超声波检测手段成本低、可靠性高、操作简便易行。
3.铁道车辆整车漏雨率由30%降低到6%以下。
4.车辆制造商和车辆运营单位均可推广使用该方法。
