一種軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明設計一種軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)，在探頭前方，設置外形測量組件掃描待檢測部件的外形，得到待檢測部件的外形輪廓數(shù)據(jù)，控制器將每個位置待檢測部件的外形數(shù)據(jù)記錄并存儲到數(shù)據(jù)庫中。本發(fā)明可以應待檢測部件的外形的變化，探頭的位置和偏轉(zhuǎn)角做出相應變化，保證在待檢測部件因磨損變形的條件下，探頭的聲束仍能在規(guī)定的位置、以規(guī)定的折射角掃查規(guī)定的區(qū)域。本發(fā)明可以避免漏檢的情況，并可以提高所述軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)的工作效率和精確度。
【專利說明】一種軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于檢測系統(tǒng)領域，特別涉及一種軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]軌道是有軌交通的關鍵部分。隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，軌道列車的運行速度、運行密度和載重都在不斷增長。因此，軌道的完整性對軌道列車運行安全至關緊要。
[0003]為保證軌道列車的運行安全，數(shù)十年來，已經(jīng)有大量低速的手推檢測車和高速的大型檢測車工作在軌道交通線路上。當前廣泛使用的檢測車使用滑靴式探頭或輪式探頭?；ナ教筋^采用水膜耦合，可以適應較高的檢測速度，缺點是難以適應軌面變形，而隨著軌道磨損的加劇和不能及時修磨，超聲耦合質(zhì)量難以保證。近年較多采用輪式探頭。輪式探頭系軟性接觸，它可以隨著軌道表面的變形改變自己的形狀，從而保證較可靠的超聲耦合?？墒?，不能忽略的是，盡管輪式探頭改善了超聲耦合質(zhì)量，但超聲探頭聲束的入射角是固定的。軌面變形使超聲聲束與軌面法線間的夾角改變了。由于鋼的聲速為液體聲速的4倍，液體中聲波入射角的微小變化就會導致鋼中聲波折射角的很大變化，大約4倍。這會使聲波顯著偏離規(guī)定的方向，即偏離最可能產(chǎn)生危險缺陷的位置。
[0004]據(jù)統(tǒng)計，各主要軌道交通國家每年仍然發(fā)生數(shù)以百計的斷軌事故，造成重大損失。這些斷軌事故中，相當部分是由檢測車漏檢造成的。而在漏檢原因中，相當一部分是由于軌面磨損變形，而超聲探頭的超聲入射角是固定的，不能根據(jù)軌面變形的具體情況作出相應調(diào)整，從而使超聲波束偏離正確的方向，不能發(fā)現(xiàn)危險缺陷造成的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]超聲檢測系統(tǒng)的核心要求是:保證探測缺陷用的超聲聲束能在規(guī)定的位置、以規(guī)定的入射角照射到待檢測部件的表面上，保證探頭和該表面有良好的聲耦合，從而使超聲聲束能以規(guī)定的折射角在待檢測部件中傳播，照射到待檢測部件中規(guī)定的位置，從而實現(xiàn)對待檢測部件的完善掃查。但是，當待檢測部件因磨損發(fā)生變形時，檢測車可能左右晃動，探頭組件可能隨其表面形狀改變而傾斜，從而使探頭發(fā)出的超聲波束偏離規(guī)定位置，使待檢測部件內(nèi)的折射聲束改變角度。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)，包括:
[0007]探頭組件，其用于向待檢測部件的表面以規(guī)定的入射角發(fā)射超聲波聲束，并接受所述待檢測部件反射和折射來的所述超聲波聲束的回波，并將所述回波信號發(fā)送至控制器；
[0008]位置測量組件，其用于檢測當前系統(tǒng)所在的位置信息，并將該位置信息上傳至所述控制器中；
[0009]外形測量組件，其用于測量當前位置的待檢測部件的外形的數(shù)據(jù)并將其上傳至所述控制器中；
[0010]相對位置測量組件，其用于測量當前位置的所述探頭組件與所述待檢測部件表面之間的相對位置信息并將其上傳至控制器中；
[0011]探頭調(diào)整組件，其用于根據(jù)所述控制器發(fā)來的入射角的調(diào)整命令對所述探頭組件的入射角進行調(diào)整；
[0012]所述控制器，其與所述探頭組件、所述位置測量組件、所述外形測量組件、所述相對位置測量組件和所述探頭調(diào)整組件通訊連接，所述控制器用于接收所述位置測量組件發(fā)來的位置信息和所述外形測量組件發(fā)來的待檢測部件的外形數(shù)據(jù)，并將所述位置信息和所述帶檢測部件的外形數(shù)據(jù)綁定存儲，所述控制器還用于接收所述相對位置測量組件發(fā)來的相對位置信息，所述控制器根據(jù)所述綁定信息和所述相對位置信息計算得出當前位置的規(guī)定入射角和當前入射角，并根據(jù)所述規(guī)定入射角和所述當前入射角計算得出入射角的調(diào)整量，并將所述調(diào)整量的調(diào)整命令發(fā)送至所述探頭調(diào)整組件。
[0013]優(yōu)選的是，所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)中，所述探頭組件、所述位置測量組件、所述外形測量組件、所述相對位置測量組件和所述探頭調(diào)整組件均設置在一檢測車上；
[0014]其中，所述探頭調(diào)整組件可驅(qū)動所述探頭組件進行直線運動和/或旋轉(zhuǎn)運動。
[0015]優(yōu)選的是，所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)中，所述位置測量組件為一編碼器，所述編碼器固定在所述檢測車的車輪上，并在所述車輪的帶動下旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生與所述車輪的角速度成比例的光柵脈沖并將所述光柵脈沖發(fā)送至所述控制器；
[0016]所述控制器還根據(jù)所述光柵脈沖和所述車輪的直徑計算出當前編碼器的位置信肩、Ο
[0017]優(yōu)選的是，所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)中，所述探頭組件、所述相對位置測量組件、所述外形測量組件和所述位置測量組件沿著所述檢測車的行進方向依次進行排布。
[0018]優(yōu)選的是，所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)中，所述相對位置信息包括:所述探頭組件和當前待檢測部件表面之間的距離和當前入射角。
[0019]優(yōu)選的是，所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)庫，其用于存儲所述位置信息和所述待檢測部件的外形數(shù)據(jù)，還用于存儲所述相對位置信息；
[0020]所述控制器還用于從所述數(shù)據(jù)庫中調(diào)取所述位置信息和所述待檢測部件的外形數(shù)據(jù)以及所述相對位置信息。
[0021]優(yōu)選的是，所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)中，所述控制器還用于對所述探頭組件發(fā)出激勵脈沖，接收所述探頭組件發(fā)回的超聲回波信號并對其進行處理，將處理結(jié)果記錄存儲在所述數(shù)據(jù)庫中，并進行顯示。
[0022]本發(fā)明設計的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)可以應待檢測部件的外形的變化，超聲探頭的位置和偏轉(zhuǎn)角做出相應變化，保證在待檢測部件因磨損變形的條件下，超聲探頭的聲束仍能在規(guī)定的位置、以規(guī)定的折射角掃查規(guī)定的待檢測部件的區(qū)域。本發(fā)明可以避免漏檢的情況，并可以提高所述軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)的工作效率和精確度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)的一個實施例中軌道未磨損時超聲波的路線圖；
[0026]圖4為本發(fā)明軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)的一個實施例中軌道已磨損但探頭組件未進行調(diào)整時超聲波的路線圖；
[0027]圖5為本發(fā)明軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)的一個實施例中軌道磨損后調(diào)整探頭組件后的超聲波的路線圖。

【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。
[0029]以軌道檢測為例，本發(fā)明提供一種軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)，包括:
[0030]探頭組件24，其用于向軌道3的表面以規(guī)定的入射角發(fā)射超聲波聲束，并接受所述軌道3反射和折射來的所述超聲波聲束的回波，并將所述回波信號發(fā)送至控制器4 ；
[0031]位置測量組件5，其用于檢測當前系統(tǒng)所在的位置信息，并將該位置信息上傳至所述控制器4中；
[0032]外形測量組件11，其用于測量當前位置的軌道3外形的數(shù)據(jù)并將其上傳至所述控制器4中，所述外形測量組件11采用激光掃描儀；
[0033]相對位置測量組件25，其用于測量當前位置的所述探頭組件24與所述軌道3表面之間的相對位置信息并將其上傳至控制器4中，所述相對位置測量組件25為數(shù)碼相機；
[0034]探頭調(diào)整組件242，其用于根據(jù)所述控制器4發(fā)來的入射角的調(diào)整命令對所述探頭組件24的入射角進行調(diào)整；
[0035]所述控制器4，其與所述探頭組件24、所述位置測量組件5、所述外形測量組件11、所述相對位置測量組件25和所述探頭調(diào)整組件242通訊連接，所述控制器4用于接收所述位置測量組件25發(fā)來的位置信息和所述外形測量組件11發(fā)來的軌道外形數(shù)據(jù)，并將所述位置信息和所述軌道外形數(shù)據(jù)綁定存儲，所述控制器4還用于接收所述相對位置測量組件25發(fā)來的相對位置信息，所述控制器4根據(jù)所述綁定信息和所述相對位置信息計算得出當前位置的規(guī)定入射角和當前入射角，并根據(jù)所述規(guī)定入射角和所述當前入射角計算得出入射角的調(diào)整量，并將所述調(diào)整量的調(diào)整命令發(fā)送至所述探頭調(diào)整組件242。
[0036]所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)中，所述探頭組件24、所述位置測量組件5、所述外形測量組件11、所述相對位置測量組件25和所述探頭調(diào)整組件242均設置在一檢測車2上，所述檢測車2安裝在一拖動車1的后面，所述拖動車1為軌道車或公鐵兩用車的一種；
[0037]其中，所述探頭調(diào)整組件242可驅(qū)動所述探頭組件24進行直線運動和/或旋轉(zhuǎn)運動，所述探頭調(diào)整組件242包括可驅(qū)動所述輪式探頭進行直線運動的自由調(diào)整框架23和可驅(qū)動所述探頭組件24的探頭241進行旋轉(zhuǎn)的探頭偏轉(zhuǎn)角調(diào)整機構(gòu)21，所述探頭偏轉(zhuǎn)角調(diào)整機構(gòu)21為一微電機旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器。其中所述自動調(diào)整框架23連接在探頭偏轉(zhuǎn)角調(diào)整機構(gòu)21上，所述自動調(diào)整框架23由一調(diào)整控制器22控制，所述調(diào)整控制器22為一微電機直線驅(qū)動器。
[0038]所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)中，所述位置測量組件5為一編碼器，所述編碼器固定在所述檢測車2的車輪上，并在所述車輪的帶動下旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生與所述車輪的角速度成比例的光柵脈沖并將所述光柵脈沖發(fā)送至所述控制器4 ；
[0039]所述控制器4還根據(jù)所述光柵脈沖和所述車輪的直徑計算出當前編碼器的位置信息。
[0040]所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)中，所述探頭組件24、所述相對位置測量組件25、所述外形測量組件11和所述位置測量組件5沿著所述檢測車的行進方向依次進行排布。
[0041]所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)中，所述相對位置信息包括:所述探頭組件24和當前軌道表面之間的距離和當前入射角。
[0042]所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)庫，其用于存儲所述位置信息和所述軌道外形數(shù)據(jù)，還用于存儲所述相對位置信息；
[0043]所述控制器4還用于從所述數(shù)據(jù)庫中調(diào)取所述位置信息和所述軌道外形數(shù)據(jù)以及所述相對位置信息。
[0044]所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)中，所述控制器4還用于對所述探頭組件24發(fā)出激勵脈沖，接收所述探頭組件24發(fā)回的超聲回波信號并對其進行處理，將處理結(jié)果記錄存儲在所述數(shù)據(jù)庫中，并進行顯示。
[0045]本發(fā)明在工作時，檢測車2帶動位置測量組件5旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生與車輪旋轉(zhuǎn)角度成比例的光柵脈沖，該脈沖被送到控制器4，成為軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)的同步時鐘。在輪式探頭前方，設置外形測量組件11掃描軌道3外形，得到軌道外形輪廓數(shù)據(jù)，經(jīng)預處理后送到控制器4?？刂破?同時讀出編碼器5的數(shù)據(jù)，生成每個位置軌道的外形數(shù)據(jù)記錄，存入數(shù)據(jù)庫。在每個傷損檢測周期前，控制器4命令數(shù)碼相機25拍照，得到探頭組件24與軌道3的相對位置；所述控制器4從數(shù)據(jù)庫調(diào)取當前位置軌道的外形數(shù)據(jù)，判斷當前探頭的位置、角度是否符合規(guī)定的要求，決定是否需要對探頭組件24的位置和入射角進行調(diào)整。如果不需要調(diào)整，控制器4執(zhí)行本傷損檢測周期的操作；如果需要對探頭組件24相對軌道的位置進行調(diào)整，則對調(diào)整控制器22和探頭偏轉(zhuǎn)角調(diào)整機構(gòu)21發(fā)出指令，左右調(diào)整自動調(diào)整框架23 ;如果需要對超聲探頭的入射角進行調(diào)整，則超聲控制系統(tǒng)4向探頭偏轉(zhuǎn)角調(diào)整機構(gòu)21發(fā)出調(diào)整指令，超聲探頭偏轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)給定角度；不進行或進行上述操作后，超聲探頭應該已經(jīng)處于正確的狀態(tài)。控制器4向超聲探頭發(fā)出激勵脈沖，接收超聲回波信號，處理回波信號、進行顯示和記錄。
[0046]如圖3所示，當軌道未磨損時，超聲波聲束可以照射到規(guī)定的檢測位置；當軌道已經(jīng)磨損，但是超聲探頭未進行調(diào)整，如圖4所示，超聲波聲束照射不到規(guī)定的檢測位置，造成漏檢或者檢驗結(jié)果的偏差；當調(diào)整了超聲探頭后，如圖5所示，使得超聲波在軌道內(nèi)的軌跡恢復正常，從而能夠照射到規(guī)定的檢測位置，避免了漏檢的情況，提高了檢測工作的效率。
[0047]盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【權(quán)利要求】
1.一種軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括: 探頭組件，其用于向待檢測部件的表面以規(guī)定的入射角發(fā)射超聲波聲束，并接受所述待檢測部件反射和折射來的所述超聲波聲束的回波，并將所述回波信號發(fā)送至控制器； 位置測量組件，其用于檢測當前系統(tǒng)所在的位置信息，并將該位置信息上傳至所述控制器中； 外形測量組件，其用于測量當前位置的待檢測部件外形的數(shù)據(jù)并將其上傳至所述控制器中； 相對位置測量組件，其用于測量當前位置的所述探頭組件與所述待檢測部件表面之間的相對位置信息并將其上傳至控制器中； 探頭調(diào)整組件，其用于根據(jù)所述控制器發(fā)來的入射角的調(diào)整命令對所述探頭組件的入射角進行調(diào)整； 所述控制器，其與所述探頭組件、所述位置測量組件、所述外形測量組件、所述相對位置測量組件和所述探頭調(diào)整組件通訊連接，所述控制器用于接收所述位置測量組件發(fā)來的位置信息和所述外形測量組件發(fā)來的待檢測部件外形數(shù)據(jù)，并將所述位置信息和所述待檢測部件外形數(shù)據(jù)綁定存儲，所述控制器還用于接收所述相對位置測量組件發(fā)來的相對位置信息，所述控制器根據(jù)所述綁定信息和所述相對位置信息計算得出當前位置的規(guī)定入射角和當前入射角，并根據(jù)所述規(guī)定入射角和所述當前入射角計算得出入射角的調(diào)整量，并將所述調(diào)整量的調(diào)整命令發(fā)送至所述探頭調(diào)整組件。
2.如權(quán)利要求1所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述探頭組件、所述位置測量組件、所述外形測量組件、所述相對位置測量組件和所述探頭調(diào)整組件均設置在一檢測車上； 其中，所述探頭調(diào)整組件可驅(qū)動所述探頭組件進行直線運動和/或旋轉(zhuǎn)運動。
3.如權(quán)利要求2所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述位置測量組件為一編碼器，所述編碼器固定在所述檢測車的車輪上，并在所述車輪的帶動下旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生與所述車輪的角速度成比例的光柵脈沖并將所述光柵脈沖發(fā)送至所述控制器； 所述控制器還根據(jù)所述光柵脈沖和所述車輪的直徑計算出當前編碼器的位置信息。
4.如權(quán)利要求3所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述探頭組件、所述相對位置測量組件、所述外形測量組件和所述位置測量組件沿著所述檢測車的行進方向依次進行排布。
5.如權(quán)利要求4所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述相對位置信息包括:所述探頭組件和當前待檢測部件表面之間的距離和當前入射角。
6.如權(quán)利要求5所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)庫，其用于存儲所述位置信息和所述待檢測部件的外形數(shù)據(jù)，還用于存儲所述相對位置信息； 所述控制器還用于從所述數(shù)據(jù)庫中調(diào)取所述位置信息和所述待檢測部件外形數(shù)據(jù)以及所述相對位置信息。
7.如權(quán)利要求6所述的軌道交通線路傷損檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還用于對所述探頭組件發(fā)出激勵脈沖，接收所述探頭組件發(fā)回的超聲回波信號并對其進行處理，將處理結(jié)果記錄存儲在所述數(shù)據(jù)庫中，并進行顯示。
【文檔編號】B61K9/08GK104309641SQ201410545893
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】郭成彬, 王志全, 饒昌勇, 高光輝, 馬建群 申請人:北京新聯(lián)鐵科技股份有限公司