檢測鐵路軌道中單個(gè)或多個(gè)缺陷的方法及方法中使用的軌道車的制作方法
【專利摘要】一種軌道車(1)，具有軌道輪(3、4)適于沿著鐵路軌道(2)引導(dǎo)軌道車，所述車包含檢測鐵路軌道中單個(gè)或多個(gè)缺陷的裝置，其中所述軌道車配有測量鐵路軌道表面的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的非接觸式振動(dòng)計(jì)(9、10)。
【專利說明】檢測鐵路軌道中單個(gè)或多個(gè)缺陷的方法及方法中使用的軌道車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測鐵路軌道中單個(gè)或多個(gè)缺陷的方法，以及在所述方法中使用的軌道車。
【背景技術(shù)】
[0002]通過測量軌道車的軸箱加速信號檢測鐵路軌道中軌道頂部缺陷的方法，已被公開在荷蘭專利NL2003351中。此類頂部缺陷是局部的短的垂向幾何偏差，可能會(huì)造成鐵路軌道的軌道與軌道車的滾輪之間的撞擊。除非修復(fù)軌道頂部的輕微缺陷，否則該凹陷將會(huì)變成中等缺陷，繼而變成嚴(yán)重缺陷。如果不采取補(bǔ)救措施，最終會(huì)發(fā)生軌道斷裂以及緊固件、軌道墊、軌枕和道碴(或槽板)的損壞。
[0003]本發(fā)明關(guān)心比凹陷更寬的問題范圍。鐵路軌道具有上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)包含軌道、道岔(S&C)、絕緣節(jié)(IJ)、緊固件、軌枕和道碴(或槽板)。列車輪和軌道之間的交互使得輪與軌道之間的動(dòng)態(tài)受力增加。結(jié)果使軌道組件之間的應(yīng)力和應(yīng)變增加，可導(dǎo)致由于(金屬)疲勞造成的鐵路軌道上部結(jié)構(gòu)的磨損、變形以及最終可能的崩潰。
[0004]一般來說，動(dòng)態(tài)受力可造成組件和軌道系統(tǒng)整體的質(zhì)量和性能退化。容易(逐步)退化的組件包括軌道、道岔、絕緣節(jié)、軌道墊、(松動(dòng)和缺失的)緊固件、(損壞或懸掛的)軌枕。還要考慮所在地低劣的道碴和槽板的質(zhì)量。
[0005]本發(fā)明的目標(biāo)是檢測系統(tǒng)中這樣的退化，以便恢復(fù)組件和系統(tǒng)的質(zhì)量和性能。
[0006]本發(fā)明的另一目標(biāo)是盡快實(shí)現(xiàn)檢測，主要原因至少有三個(gè):確保安全、避免毀壞和限制成本。例如，如果太晚檢測到退化結(jié)果道岔處發(fā)生軌道斷裂，可能會(huì)造成脫軌并且軌道交通將無法使用。乘客的安全處于危險(xiǎn)之中，并且乘客的旅程被擾亂或者必須變更。此類非計(jì)劃的、遲到的修復(fù)還會(huì)導(dǎo)致高成本。
[0007]美國2007/163352公開了一種檢測鐵路軌道中單個(gè)或多個(gè)缺陷的方法，其中軌道車具有軌道輪適于沿著鐵路軌道引導(dǎo)軌道車，軌道車沿著鐵路軌道移動(dòng)從而激發(fā)鐵路軌道進(jìn)行振動(dòng)，并且其中鐵路軌道表面的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)被非接觸式振動(dòng)計(jì)測量。通常每個(gè)輪都通過向輪提供軸承作用的中間軸軸箱連接到車。軌道車還配有用于測量鐵路軌道表面的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的非接觸式振動(dòng)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了提升本發(fā)明的目標(biāo)，根據(jù)所附一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求，建議了一種方法和一種軌道車。
[0009]本發(fā)明的第一方面建議了一種軌道車，其中軸箱配有至少一個(gè)加速計(jì)，并且給出車上方或外部的分析裝置，將非接觸式振動(dòng)計(jì)測量到的鐵路軌道表面的振動(dòng)與來自至少一個(gè)加速計(jì)的振動(dòng)信號進(jìn)行比較。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的方法，軌道車沿著鐵路軌道移動(dòng)從而激發(fā)鐵路軌道進(jìn)行振動(dòng)，結(jié)果是鐵路軌道表面的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)可被非接觸式振動(dòng)計(jì)測量，并且將非接觸式振動(dòng)計(jì)測量到的鐵路軌道表面的振動(dòng)與從車的軸箱的加速計(jì)獲取的振動(dòng)信號進(jìn)行比較。
[0011]因此，根據(jù)本發(fā)明的方法，通過監(jiān)控車輪和鐵路軌道的動(dòng)態(tài)交互并且測量鐵路軌道的響應(yīng)，在退化的早期、中期和嚴(yán)重階段，自動(dòng)且持續(xù)地檢查和監(jiān)控作為一個(gè)整體的軌道組件和上部結(jié)構(gòu)是可能的。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，原則上非接觸式振動(dòng)計(jì)可被安裝在任意運(yùn)營的鐵路機(jī)車車輛或?qū)Ｓ脺y量車上。振動(dòng)計(jì)可被放在任意合適的位置，特別是車本身、轉(zhuǎn)向架或軸箱上。能夠被安裝在運(yùn)營的車上使它成為非侵入式的，即它不要求其它列車給它讓道。持續(xù)性和非侵入的本質(zhì)對監(jiān)控和不漏掉快速發(fā)展的退化來說是很理想的。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和鐵路軌道車及其操作方法，可大大改進(jìn)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性和可用性。它還可顯著降低軌道檢查人員不安全的勞動(dòng)條件，其工作可被大量避免。
[0014]本文建議的方法和鐵路軌道車發(fā)明基于這樣的見解，由鐵路軌道組件之間的受力、應(yīng)力和應(yīng)變引起的退化可導(dǎo)致鐵路軌道發(fā)生異常，而這樣的受力、應(yīng)力和應(yīng)變終究是輪-軌交互的結(jié)果。根據(jù)退化發(fā)生的位置和方式，退化將造成組件和系統(tǒng)的響應(yīng)發(fā)展和偏離其原始的響應(yīng)。在這點(diǎn)上，需要注意到軌道系統(tǒng)中具有不同硬度、阻尼和波長特性的不同組件被設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)其在系統(tǒng)中各自的功能。相應(yīng)地，它們在各自的響應(yīng)中呈現(xiàn)了不同的頻譜和頻級。因此，可通過響應(yīng)的振動(dòng)分析評定系統(tǒng)和組件的狀態(tài)，其發(fā)展與組件的退化和組件之間的交互一致，從而產(chǎn)生變化的輸入-響應(yīng)關(guān)系。將從響應(yīng)中識(shí)別到的系統(tǒng)和組件的當(dāng)前狀態(tài)與定義/參考狀態(tài)進(jìn)行比較，可檢測和識(shí)別出系統(tǒng)和組件中的異常。
[0015]已經(jīng)注意到，將非接觸式振動(dòng)計(jì)測量到的鐵路軌道表面的振動(dòng)與從車的軸箱的加速計(jì)獲取的振動(dòng)信號進(jìn)行比較是有利的。相應(yīng)地，最好有分析裝置，最好在車的上方，將非接觸式振動(dòng)計(jì)測量到的鐵路軌道表面的振動(dòng)與從至少一個(gè)車的軸箱的加速計(jì)獲取的振動(dòng)信號進(jìn)行比較。這樣可改進(jìn)組件和系統(tǒng)退化的檢測的敏感性、分辨率、準(zhǔn)確性和可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]在下文中，將結(jié)合唯一的附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述，附圖提供了根據(jù)本發(fā)明移動(dòng)在鐵路軌道上的車的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]車I沿著軌道2以特定的速度行駛，可能有異常也可能沒有異常。由于移動(dòng)的輪
3、4激發(fā)了軌道2和地面5的振動(dòng)，動(dòng)態(tài)的輪-軌交互被激發(fā)。如果有道碴14 (或槽板)，也可會(huì)被激發(fā)進(jìn)行振動(dòng)。支撐軌道2的軌枕6的混凝土支撐以通過頻率激發(fā)了所述軌道2的周期性振動(dòng)，它的諧波對應(yīng)于車I的速度和軌枕6的間隔。某些短波不平順激發(fā)了它們各自的振動(dòng)模式和異常，可造成某些頻譜偏離它們的正常模式。
[0018]可在軌道2的軌頭表面進(jìn)行監(jiān)控的振動(dòng)可被軸箱7、8處的加速計(jì)(熟知的，并未在圖中示出)以及安裝在車I上例如車底部的非接觸式振動(dòng)計(jì)9、10得到。優(yōu)選非接觸式振動(dòng)計(jì)是激光多普勒振動(dòng)計(jì)，包含發(fā)射激光信號到軌道上表面的換能器9以及接收軌道上表面反射的激光信號的接收器10。然而，這只是一種可能的實(shí)施例；還可以使用單個(gè)的一體發(fā)射器/接收器來實(shí)現(xiàn)振動(dòng)計(jì)。信號因此被獲取并在計(jì)算裝置11中進(jìn)行處理以便提供關(guān)于軌道表面的振動(dòng)測量。
[0019]值得注意的是，軸箱7、8的加速計(jì)可提供的信號對應(yīng)于，輪軸承和輪-軌接觸造成的輪3、4動(dòng)態(tài)壓縮的振動(dòng)，輪3、4和軌道2表面的幾何不規(guī)則性，以及也可被安裝在車I上的非接觸式振動(dòng)計(jì)9、10測量的軌道振動(dòng)。再次指出，非接觸式振動(dòng)計(jì)也可在轉(zhuǎn)向架或軸箱上。最好給出車I外部或上方的分析裝置12，將非接觸式振動(dòng)計(jì)9、10測量到的并被計(jì)算裝置11測定的鐵路軌道2表面的振動(dòng)，與來自至少一個(gè)軸箱7、8的加速計(jì)的并被計(jì)算裝置13處理的振動(dòng)信號進(jìn)行比較。分析裝置12還可包括存儲(chǔ)裝置以使測量信號的后期處理成為可能。
[0020]移除軌道振動(dòng)組件，移除輪組可能還有軸承振動(dòng)引入的噪聲之后，可從軸箱7、8的加速計(jì)獲取動(dòng)態(tài)輪-軌接觸受力。可根據(jù)NL2003351中公開的方法實(shí)現(xiàn)所述噪聲的移除。軌道振動(dòng)組件可借助非接觸式振動(dòng)計(jì)9、10的測量進(jìn)行移除。在這種方式下，儀器車I將會(huì)執(zhí)行錘狀測試，目的是檢測軌道2處的軌道缺陷/異常/不連續(xù)，例如道岔的轍叉、絕緣節(jié)和輪-軌接觸點(diǎn)寬帶沖擊力增加的凹陷處，其中輪作為錘。車I還可作為常規(guī)線性軌道上的軌道裝載車，其中輪3、4再次作為激發(fā)器并且激發(fā)頻率是軌枕6的通過頻率。在設(shè)計(jì)類似道岔之類的軌道不規(guī)則性時(shí)，情況將變成兩種激發(fā)類型的組合。在鐵路軌道2的異常點(diǎn)，軌道組件之間以及輪3、4和軌道2之間的交互是反常的，可造成它們各自振動(dòng)模式的偏離。通過比較各振動(dòng)模式與它們的設(shè)計(jì)值，可識(shí)別出異常。任意異常的位置可通過伴隨的全球定位系統(tǒng)測定。
【權(quán)利要求】
1.一種軌道車(I)，具有軌道輪(3、4)適于沿著鐵路軌道(2)引導(dǎo)所述軌道車(1)，所述車(I)包含檢測所述鐵路軌道(2)中單個(gè)或多個(gè)缺陷的裝置，所述軌道車(I)配有檢測所述鐵路軌道(2)表面的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的非接觸式振動(dòng)計(jì)(9、10)，其中每個(gè)所述輪(3、4)都通過向所述輪(3、4)提供軸承作用的中間軸軸箱(7、8)連接到所述車(I)，其特征在于，所述軸箱(7、8)配有至少一個(gè)加速計(jì)，并且給出位于所述車(I)上或外部的分析裝置(12)，將所述非接觸式振動(dòng)計(jì)(9、10)測量到的鐵路軌道(2)表面的振動(dòng)與來自所述至少一個(gè)加速計(jì)的振動(dòng)信號進(jìn)行比較。
2.一種檢測鐵路軌道(2)中單個(gè)或多個(gè)缺陷的方法，其中軌道車(I)沿著所述鐵路軌道(2)移動(dòng)從而激發(fā)所述軌道(2)進(jìn)行振動(dòng)并且所述鐵路軌道(2)表面的所述振動(dòng)運(yùn)動(dòng)被非接觸式振動(dòng)計(jì)(9、10)測量，其特征在于，將所述非接觸式振動(dòng)計(jì)(9、10)測量到的所述鐵路軌道(2)表 面的振動(dòng)與從所述車(I)的軸箱(7、8)的加速計(jì)獲取的振動(dòng)信號進(jìn)行比較。
【文檔編號】B61K9/10GK103906667SQ201280053369
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月29日
【發(fā)明者】李自力, 丹尼爾·里克森 申請人:代爾夫特理工大學(xué)