沖擊彈性波檢測高速鐵路無砟軌道底座脫空狀態(tài)的結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及路基檢測技術領域，具體地指一種沖擊彈性波檢測高速鐵路無砟軌道底座脫空狀態(tài)的結構。
【背景技術】
[0002]因高鐵正式投運時間尚短，無砟軌道病害檢測方法研宄相對滯后，目前僅有北京交通大學和中鐵瑞威檢測公司運用地質雷達開展過無砟軌道路基病害檢測工作。因無砟軌道路基通常整體混凝土封閉，底座與基床之間的空隙很小，有的可能只有毫米，地質雷達探測分辨率低，達不到查清無碴軌道底座毫米級脫空狀態(tài)的要求；另外，混凝土底座中含有鋼筋，對雷達電磁波信號造成屏蔽，影響底座脫空狀態(tài)的探測精度。因此，有必要研宄和探索確定合適的物探檢測方法。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的就是要提供一種沖擊彈性波檢測高速鐵路無砟軌道底座脫空狀態(tài)的結構，該結構能夠提尚底座脫空狀態(tài)的探測精度。
[0004]為實現(xiàn)此目的，本實用新型所設計的沖擊彈性波檢測高速鐵路無砟軌道底座脫空狀態(tài)的結構，它包括基床、設置在基床頂面的無砟軌道底座、設置在無砟軌道底座上的軌道板，其特征在于:所述無砟軌道底座頂面的一側沿線路方向均勻設有多個彈性波檢測點，所述每個彈性波檢測點的側面均設有一個沖擊彈性波激發(fā)點，所述彈性波檢測點位于對應的沖擊彈性波激發(fā)點與軌道板之間，它還包括計算機、數(shù)據(jù)采集器、能在每個彈性波檢測點上進行彈性波檢測的加速度傳感器、能在每個沖擊彈性波激發(fā)點上進行沖擊彈性波激發(fā)的沖擊彈性波激發(fā)裝置，所述加速度傳感器的信號輸出端通過數(shù)據(jù)采集器連接計算機的信號輸入端。
[0005]本實用新型利用沖擊彈性波檢測高速鐵路無砟軌道底座脫空狀態(tài)，不僅簡便快捷、經(jīng)濟有效，而且測試深度深、分辨率高，克服地質雷達分辨率無法達到檢測毫米級脫空的要求，通過對沖擊彈性波的頻譜特征分析，能夠準確有效的評價無砟軌道底座脫空狀態(tài)，為高速鐵路無砟軌道病害整治提供有力的依據(jù)。
【附圖說明】
[0006]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0007]圖2為圖1中彈性波檢測點、卡座和加速度傳感器部分的放大結構示意圖。
[0008]圖中，I一基床、2—卡座、3—無砟軌道底座、3.1—彈性波檢測點、3.2—沖擊彈性波激發(fā)點、4 一軌道板、5—加速度傳感器、6—沖擊彈性波激發(fā)裝置、7—計算機、8—數(shù)據(jù)采集器、9一信號放大器。
【具體實施方式】
[0009]以下結合具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明:
[0010]如圖1和圖2所示的沖擊彈性波檢測高速鐵路無砟軌道底座脫空狀態(tài)的結構，它包括基床1、設置在基床I頂面的無砟軌道底座3、設置在無砟軌道底座3上的軌道板4，所述無砟軌道底座3頂面的一側沿線路方向均勻設有多個彈性波檢測點3.1，所述每個彈性波檢測點3.1的側面均設有一個沖擊彈性波激發(fā)點3.2，所述彈性波檢測點3.1位于對應的沖擊彈性波激發(fā)點3.2與軌道板4之間，它還包括計算機7、數(shù)據(jù)采集器8、能在每個彈性波檢測點3.1上進行彈性波檢測的加速度傳感器5、能在每個沖擊彈性波激發(fā)點3.2上進行沖擊彈性波激發(fā)的沖擊彈性波激發(fā)裝置6，所述加速度傳感器5的信號輸出端通過數(shù)據(jù)采集器8連接計算機7的信號輸入端。
[0011]上述技術方案中，所述每個彈性波檢測點3.1上還安裝有用于固定加速度傳感器5的卡座2。
[0012]上述技術方案中，所述相鄰兩個彈性波檢測點3.1之間的間距相等。
[0013]上述技術方案中，所述相鄰兩個彈性波檢測點3.1之間的間距相等且間距范圍均為24?26cm。該間距綜合考慮了工作效率與檢測精度，高鐵夜間維修時間只有兩三個小時，如果間距太小，檢測精度雖然提高了，但工作效率會降低；如果間距太大，工作效率提高了，但是檢測精度會降低。
[0014]上述技術方案中，所述每個彈性波檢測點3.1距離軌道板4對應側的距離相等且距離范圍均為0.5?1.5cm。軌道板下出露的底座寬度僅為30cm，檢測點需要盡量遠離底座邊界，避免離底座邊界太近產(chǎn)生邊界效應，影響檢測結果。
[0015]上述技術方案中，所述每個沖擊彈性波激發(fā)點3.2距離對應彈性波檢測點3.1之間的距離相等且距離范圍均為8?10cm。該間距適合探測厚度在30cm的底座，間距太小，檢測深度不夠，間距太大，接收不到有效沖擊彈性波。
[0016]上述技術方案中，它還包括信號放大器9，所述加速度傳感器5的信號輸出端通過信號放大器9連接數(shù)據(jù)采集器8的信號輸入端。
[0017]一種利用上述結構進行高速鐵路無砟軌道底座脫空狀態(tài)檢測的方法，它包括如下步驟:
[0018]步驟1:在計算機7中做出高速鐵路無砟軌道底座無脫空狀態(tài)結構的模型，在該模型中的各個沖擊彈性波激發(fā)點3.2進行沖擊彈性波激發(fā)模擬，得到各個對應彈性波檢測點3.1標準的測試點參考頻譜；
[0019]步驟2:將加速度傳感器5安裝到某一個彈性波檢測點3.1的卡座2上，使加速度傳感器5固定在該彈性波檢測點3.1上(保證加速度傳感器5與彈性波檢測點3.1接觸緊密)；
[0020]步驟3:通過沖擊彈性波激發(fā)裝置6在與步驟2中彈性波檢測點3.1對應的沖擊彈性波激發(fā)點3.2上激發(fā)沖擊彈性波(即沖擊彈性波激發(fā)裝置6垂直敲擊沖擊彈性波激發(fā)點3.2，上述垂直敲擊能夠產(chǎn)生向下穿透底座到達基床的沖擊彈性波，從而檢測底座脫空情況)；
[0021]步驟4:步驟2中安裝的加速度傳感器5檢測到由沖擊彈性波在無砟軌道底座3及基床I中傳播產(chǎn)生的加速度響應信號；
[0022]步驟5:加速度傳感器5將檢測到的加速度響應信號通過數(shù)據(jù)采集器8傳輸?shù)接嬎銠C7(在加速度響應信號由加速度傳感器5出來后先通過信號放大器9進行放大處理后送入數(shù)據(jù)采集器8)，計算機7對采集到的加速度響應信號進行傅立葉變換，獲得對應的測試點頻譜，將測試點頻譜與步驟I中獲取的測試點參考頻譜進行對比，當下列三個條件有一個滿足時，則說明該彈性波檢測點3.1正下方區(qū)域的無砟軌道底座3與基床I存在脫空現(xiàn)象:當下列三個條件全部不滿足時，則說明該彈性波檢測點3.1正下方區(qū)域的無砟軌道底座3與基床I不存在脫空現(xiàn)象；
[0023]條件一:測試點頻譜中有一個時刻的波長比測試點參考頻譜對應時刻的波長拉伸一倍及以上；
[0024]條件二:測試點頻譜中加速度響應信號的周期相比測試點參考頻譜加大一倍及以上;
[0025]條件三:測試點頻譜相對測試點參考頻譜向低頻方向移動半個周期及以上；
[0026]步驟6:根據(jù)步驟2?步驟5的方法對剩下的所有彈性波檢測點3.1進行檢測，判斷各個剩下的彈性波檢測點3.1對應正下方區(qū)域的無砟軌道底座3與基床I是否存在脫空現(xiàn)象。
[0027]上述技術方案的步驟3中沖擊彈性波激發(fā)裝置6在沖擊彈性波激發(fā)點3.2上激發(fā)沖擊彈性波的頻率范圍為400?500kHz。底座厚度30cm，該頻率范圍正好能夠穿透底座到達基床，頻率太高，彈性波不能穿透底座，檢測深度不夠；頻率太低，彈性波直接穿透底座進入基床，淺部分辨率降低，不能準確反映底座下的情況。
[0028]本說明書未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。
【主權項】
1.一種沖擊彈性波檢測高速鐵路無砟軌道底座脫空狀態(tài)的結構，它包括基床(I)、設置在基床(I)頂面的無砟軌道底座(3)、設置在無砟軌道底座(3)上的軌道板(4)，其特征在于:所述無砟軌道底座(3)頂面的一側沿線路方向均勻設有多個彈性波檢測點(3.1)，所述每個彈性波檢測點(3.1)的側面均設有一個沖擊彈性波激發(fā)點(3.2)，所述彈性波檢測點(3.1)位于對應的沖擊彈性波激發(fā)點(3.2)與軌道板(4)之間，它還包括計算機(7)、數(shù)據(jù)采集器(8)、能在每個彈性波檢測點(3.1)上進行彈性波檢測的加速度傳感器(5)、能在每個沖擊彈性波激發(fā)點(3.2)上進行沖擊彈性波激發(fā)的沖擊彈性波激發(fā)裝置￠)，所述加速度傳感器(5)的信號輸出端通過數(shù)據(jù)采集器(8)連接計算機(7)的信號輸入端。
2.根據(jù)權利要求1所述的沖擊彈性波檢測高速鐵路無砟軌道底座脫空狀態(tài)的結構，其特征在于:所述每個彈性波檢測點(3.1)上還安裝有用于固定加速度傳感器(5)的卡座⑵。
3.根據(jù)權利要求1所述的沖擊彈性波檢測高速鐵路無砟軌道底座脫空狀態(tài)的結構，其特征在于:所述相鄰兩個彈性波檢測點(3.1)之間的間距相等。
4.根據(jù)權利要求3所述的沖擊彈性波檢測高速鐵路無砟軌道底座脫空狀態(tài)的結構，其特征在于:所述相鄰兩個彈性波檢測點(3.1)之間的間距相等且間距范圍均為24?26cm。
5.根據(jù)權利要求1所述的沖擊彈性波檢測高速鐵路無砟軌道底座脫空狀態(tài)的結構，其特征在于:所述每個彈性波檢測點(3.1)距離軌道板(4)對應側的距離相等且距離范圍均為 0.5 ?L 5cm。
6.根據(jù)權利要求1所述的沖擊彈性波檢測高速鐵路無砟軌道底座脫空狀態(tài)的結構，其特征在于:所述每個沖擊彈性波激發(fā)點(3.2)距離對應彈性波檢測點(3.1)之間的距離相等且距離范圍均為8?10cm。
7.根據(jù)權利要求1所述的沖擊彈性波檢測高速鐵路無砟軌道底座脫空狀態(tài)的結構，其特征在于:它還包括信號放大器(9)，所述加速度傳感器(5)的信號輸出端通過信號放大器(9)連接數(shù)據(jù)采集器(8)的信號輸入端。
【專利摘要】本實用新型公開了一種沖擊彈性波檢測高速鐵路無砟軌道底座脫空狀態(tài)的結構，無砟軌道底座頂面的一側沿線路方向均勻設有多個彈性波檢測點，每個彈性波檢測點的側面均設有一個沖擊彈性波激發(fā)點，它還包括計算機、數(shù)據(jù)采集器、能在每個彈性波檢測點上進行彈性波檢測的加速度傳感器、能在每個沖擊彈性波激發(fā)點上進行沖擊彈性波激發(fā)的沖擊彈性波激發(fā)裝置，加速度傳感器的信號輸出端通過數(shù)據(jù)采集器連接計算機的信號輸入端。本實用新型克服地質雷達分辨率無法達到檢測毫米級脫空的要求，通過對沖擊彈性波的頻譜特征分析，能夠準確有效的評價無砟軌道底座脫空狀態(tài)。
【IPC分類】E02D1-08, E02D35-00
【公開號】CN204435348
【申請?zhí)枴緾N201520027751
【發(fā)明人】李軍, 劉鐵, 曹哲明, 林昀, 崔德海, 韋德江, 李凱, 趙曉博, 劉偉
【申請人】中鐵第四勘察設計院集團有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年1月15日