超聲導波驗高鐵 列車損耗實時知

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■研究人員提前於列車上佈置傳感器，以作實驗。 受訪者供圖

理大小鋁片貼「轉向架」測試 細微異樣幾秒有警報

香港文匯報訊（記者　歐陽文倩）中國高速列車網絡正在迅猛發展，但是在高強度疲勞載荷下，列車結構安全成為值得關注的問題。香港理工大學機械工程學系的研究團隊，就研發了一種結構健康監測技術，在列車的轉向架上貼上輕巧細小的傳感器，再利用超聲導波（Guided waves），精準檢測有關部件的細微異樣。有關技術已成功用於京滬高鐵上，一塊小小的鋁片，系統亦能於幾秒內將它找出，並以圖像告知車組人員出現問題的位置，讓列車即使在運行中，亦可以隨時監測其安全性。

截至去年9月底，內地時速200公里以上的高速鐵路新線營運里程已經達到20,380公里，佔了全球50%以上。發展得愈好，載客量就愈大，如何確保安全，是鐵路發展隨之而來的主要問題之一。

帶領有關研究的機械工程學系副教授蘇眾慶就指出，世界各地有關高鐵的大意外，很多時候都是沿於一道小裂痕。有見傳統技術存在不少限制，既要等列車停駛後才可送廠檢驗，有時更須拆下個別部件，十分費時，而意外的形成可能只是很短的時間，故他們就決定要研發一種實時的檢測技術，既要測出有無損傷，亦要測出損傷的位置、尺寸、形狀和損傷程度，最好還可以預測列車在有損傷下的剩餘服役時間。

不造成負擔 不影響列車

要一次過滿足上述多種願望，研究團隊就運用了超聲導波進行檢測，並在列車最易出事的部件「轉向架」去試驗。團隊在轉向架上貼上128個「獨立標準傳感單元」發射和接收導波。看上去數量好像很多，但其長度每塊亦不過三四毫米，而且十分薄，不會為列車造成負擔，亦不會影響列車的設計。蘇眾慶解釋，有關導波有很高的靈敏度，所以對微小的損傷也很靈敏，「它還可以穿透表面塗層或絕緣結構，而且能消耗較少的能量而發揮較大的效能。

不過，由於檢測的過程中會產生複雜的信號，故如何分析訊號就成為了系統運作的一大關鍵。研究團隊遂研發分析系統，再透過「可視化算法」去呈現問題，若某個位置被標示為紅色，即代表有問題的機會率很高。

靈敏或誤鳴 靠經驗判斷

經過反覆的測試，研究團隊對有關技術的靈敏及準確度均很有信心，蘇眾慶表示︰「我們試過在部件上貼上一塊2厘米乘5厘米的小鋁塊，系統只用了幾秒就準確找到了。」不過，如此靈敏的檢測，會否出現「False alarm（假警報）」？蘇眾慶則表示，這方面就有賴車組人員作經驗判斷，「一般警報，如60%以下的，大多都是噪音干擾，可以不理，但如果去到90%的，它可能是有裂痕，也可能只是依附了一塊不知名東西，這方面就要由他們憑經驗去判斷。」