CN102173296A - 一种同步驱动轮式电磁钢轨探伤装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种同步驱动轮式电磁钢轨探伤装置，以电磁检测技术为指导，通过应用阵列电磁传感器来进行钢轨缺陷检测，霍尔传感器用于测量列车车轮速度，测量的脉冲信号信息可靠传递给嵌入式钢轨处理模块，CPU根据脉冲信号信息计算出列车车速来反馈驱动模块内的驱动轮电机来调控检测轮轮轴转动，从而调控检测轮与钢轨的摩擦，减少打滑，阵列电磁传感器顺次安装于“步进式”轮孔内，减少了电磁传感器的磨损和安装空间，同时电磁传感器与轨面近距离接触，提高检测精度。在电磁信号前端处理方面，电磁感应信号处理电路实时可靠处理信号，减少了距离传输造成的信号损耗，实时准确检测在线钢轨缺陷的装置及方法具有十分广阔的应用前景。

Description

一种同步驱动轮式电磁钢轨探伤装置

技术领域

本发明涉及钢轨缺陷检测技术领域，特别是涉及一种同步驱动轮式电磁钢轨探伤装置。

背景技术

铁路运营不断向高速化、重载化的方向发展，其对钢轨可靠性的要求越来越高。由于钢轨服役时间长、所受压力大，钢轨发生缺陷的几率非常大，如果缺陷未被及时发现，将对行车的稳定性和安全性产生重大隐患。因而，稳定精确可靠的钢轨缺陷检测技术和装置就显得很重要。

在钢轨探伤方面，目前应用最多的是超声探伤，我国现役钢轨的检测基本全部是使用超声检测方法。然而，超声检测不易探测钢轨表面较浅的裂伤和钢轨脚部的伤，探测速度过高时还会漏检很多信息，速度过低时则会不断发生错检。

随着列车运行速度的不断提升和对铁路安全的日益重视，一些新的钢轨检测方法正在探索和发展中，其中电磁检测技术由于具有快速检测、易于实现自动化等优点引起了各国的注意。

现在国际用到的电磁检测装置主要是在列车车身的下方平行装置传感器，当列车行进时，来进行对在线的钢轨进行实时检测。这种装置安装简单，但也存在一些问题：

电磁传感器与钢轨有一定距离，在电磁传感器探测范围有限的情况下，要达到精确检测钢轨缺陷信息，对电磁传感器的设计要求很高。

列车行进的过程中会产生震动，这时会有提离效应产生，电磁传感器对于缺陷钢轨检测的精确度下降。

电磁传感器直接平行安装在列车车身的下面，电磁传感器没有很好的保护措施，电磁传感器受环境因素的影响较大，电磁传感器容易发生故障，影响钢轨缺陷的检测。

因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够创新地提出一种有效的处理措施，以解决现有技术中存在的问题，从而能够近距离精确钢轨缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种同步驱动轮式电磁钢轨探伤装置，用以近距离精确钢轨的缺陷。

为了解决上述问题，本发明公开了一种同步驱动轮式电磁钢轨探伤装置，其特征在于，所述装置包括：

测量列车车轮转速的霍尔传感器100、密贴钢轨检测轮101、阵列电磁传感器组103、嵌入式钢轨缺陷信息处理模块104、检测轮轮轴105、滑环106、石墨107、金属弹簧108、高速传输总线109；

其中，100用于测量列车车轮转速，测量的脉冲信号信息有线传输给104；104依据脉冲信号信息计算出列车的速度信息，据此调控101转动；101转动时与钢轨摩擦接触，103在与钢轨近距离接触时电磁感应产生电磁信号，并将产生的信号直接传输至104进行实时处理，转换为可靠的钢轨数字信息；转换后的信号通过106、107和108后由109将钢轨数字信息传送至中央处理系统。

优选的，所述装置还包括多个“步进式”排列轮孔102，其均匀分布在密贴钢轨检测轮101的表面。

优选的，所述阵列电磁传感器组103嵌入在“步进式”排列轮孔102中。

优选的，所述阵列电磁传感器组103包括电磁激励传感器202和电磁感应传感器203。

优选的，所述嵌入式钢轨缺陷信息处理模块104包括电磁激励产生电路204、电磁感应信号处理电路205和调控检测轮电路206。

优选的，电磁激励产生电路204用于持续给电磁激励传感器202提供稳定的激励信号。

优选的，所述金属弹簧108固定于石墨106上，用于传导数字信号，同时通过反弹力使石墨与滑环接触。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明中以电磁检测技术为指导，通过应用阵列电磁传感器来进行钢轨缺陷检测，霍尔传感器用于测量列车车轮速度，测量的脉冲信号信息可靠传递给嵌入式钢轨处理模块，CPU根据脉冲信号信息计算出列车车速来反馈驱动模块内的驱动轮电机来调控检测轮轮轴转动，从而调控检测轮与钢轨的摩擦，减少打滑，阵列电磁传感器顺次安装于“步进式”轮孔内，减少了电磁传感器的磨损和安装空间，同时电磁传感器与轨面近距离接触，提高检测精度。在电磁信号前端处理方面，电磁感应信号处理电路实时可靠处理信号，减少了距离传输造成的信号损耗，实时准确检测在线钢轨缺陷的装置及方法具有十分广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例所述的一种同步驱动轮式电磁钢轨探伤装置的结构图；

图2是本发明实施例所述的一种同步驱动轮式电磁钢轨探伤装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例：

参照图1，示出了本发明的一种同步驱动轮式电磁钢轨探伤装置的结构图，所述装置具体包括：

测量列车车轮转速的霍尔传感器100、密贴钢轨检测轮101、阵列电磁传感器组103、嵌入式钢轨缺陷信息处理模块104、检测轮轮轴105、滑环106、石墨107、金属弹簧108、高速传输总线109；

其中，100用于测量列车车轮转速，将测量的脉冲信号信息有线传输给104；104依据脉冲信号信息计算出列车的速度信息，据此调控101转动；101转动时与钢轨摩擦接触，103在与钢轨近距离接触时电磁感应产生电磁信号，并将产生的信号直接传输至104进行实时处理，转换为可靠的钢轨数字信息；转换后的信号通过106、107和108后由109将钢轨数字信息传送至中央处理系统。

优选的，所述装置还包括多个“步进式”排列轮孔102，其均匀分布在密贴钢轨检测轮101的表面。

优选的，所述阵列电磁传感器组103嵌入在“步进式”排列轮孔102中。

优选的，所述阵列电磁传感器组103包括电磁激励传感器202和电磁感应传感器203。

优选的，所述嵌入式钢轨缺陷信息处理模块104包括电磁激励产生电路204、电磁感应信号处理电路205和调控检测轮电路206。

优选的，电磁激励产生电路204用于持续给电磁激励传感器202提供稳定的激励信号。

优选的，所述金属弹簧108固定于石墨106上，用于传导数字信号，同时通过反弹力使石墨与滑环接触。

下面对本实施例所述的装置进行具体的阐述，测量列车车轮转速的霍尔传感器100测量列车车轮转速，得到的脉冲信号信息，有线传输给嵌入式钢轨缺陷信息处理模块104，104依据脉冲信号信息计算出列车速度信息，据此调控密贴钢轨检测轮101转动。密贴钢轨检测轮101转动起来与钢轨摩擦接触，阵列电磁传感器组103与钢轨接触，电磁感应产生电磁信号，直接传输至嵌入式钢轨缺陷信息处理模块104进行实时处理，转换为可靠的钢轨数字信息，该信息通过滑环106、石墨107、金属弹簧108传输到高速传输总线109上，高速传输总线109将钢轨数字信息传送至中央处理系统。

所述中的密贴钢轨检测轮101，进一步阐述：密贴钢轨检测轮101表面布满“步进式”排列轮孔102，102内包含阵列电磁传感器组103，103内包含两个传感器，分别为：电磁激励传感器202、电磁感应传感器203。

所述中阵列电磁传感器组103具体工作过程：嵌入式钢轨缺陷信息处理模块104中的电磁激励产生电路204持续给电磁激励传感器202提供稳定的激励信号，电磁感应传感器203在与钢轨近距离接触时，电磁感应产生电磁信号。

更为细化的对本实施例所述装置进行介绍，具体可参照图2使出的装置示意图，密贴钢轨检测轮101与钢轨接触，不承担列车对钢轨的压力，霍尔传感器用于测量车轮转速，测量脉冲信号信息有线传递给嵌入式钢轨处理模块104，CPU根据脉冲信号信息计算出列车车速来反馈驱动模块内的驱动轮电机来调控检测轮轮轴转动，调控摩擦，保证检测轮的转动。以一路电磁传感器组为例说明：在嵌入在“步进式”排列轮孔102的受保护的阵列电磁传感器组103中，电磁激励产生电路204持续给电磁激励传感器202提供稳定的激励信号，电磁感应传感器203在与钢轨近距离接触时，电磁感应产生电磁信号，电磁信号近距离直接传输至嵌入式钢轨缺陷信息处理模块104进行实时处理。经过电磁感应信号处理电路205处理后的电磁信号，转换为可靠的钢轨数字信息，该信息经可靠的数据传输线传输到检测轮轮轴105内部，数据传输线与滑环106可靠接触。当检测轮轮轴105牵引密贴钢轨检测轮101旋转前行运动时，检测轮轮轴105上的滑环106也做旋转运动，同时地，密贴于滑环106上的石墨也相对的做转动，由于石墨是很好的导体，数据传输线承载的处理信息经过滑环106、石墨107、金属弹簧108(固定于石墨106上，起到传导数字信号和利用反弹力使石墨与滑环良好接触作用)集合到高速传输总线109上，高速传输总线109实时、可靠、高效地将处理信息传送至中央处理系统。

本实施例所述的方法中，检测轮上的轮孔呈现“步进式”排布，当检测轮转动起来，阵列电磁传感器交错近距离的连续与钢轨接触，保证了钢轨缺陷检测的精确性和连续性。电磁传感器采集到的电磁信号直接传输到检测轮内部的嵌入式钢轨缺陷处理模块实时处理，减少了远距离传输造成电磁信号的损耗。电磁信号经过电磁信号前端调理电路，A/D转换电路，FPGA数字解调电路等分析处理输出可靠的钢轨数字信息。滑环，石墨，金属弹簧的组合设计能有效保证电磁信号处理后的可靠的钢轨数字信息可靠地集合高速传输总线上。

以上对本发明所提供的一种同步驱动轮式电磁钢轨探伤装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种同步驱动轮式电磁钢轨探伤装置，其特征在于，所述装置包括：

测量列车车轮转速的霍尔传感器100、密贴钢轨检测轮101、阵列电磁传感器组103、嵌入式钢轨缺陷信息处理模块104、检测轮轮轴105、滑环106、石墨107、金属弹簧108、高速传输总线109；

其中，100用于测量列车车轮转速，测量的脉冲信号信息有线传输给104；104依据脉冲信号信息计算出列车的速度信息，据此调控101转动；101转动时与钢轨摩擦接触，103在与钢轨近距离接触时电磁感应产生电磁信号，并将产生的信号直接传输至104进行实时处理，转换为可靠的钢轨数字信息；转换后的信号通过106、107和108后由109将钢轨数字信息传送至中央处理系统。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述装置还包括多个“步进式”排列轮孔102，其均匀分布在密贴钢轨检测轮101的表面。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：

所述阵列电磁传感器组103嵌入在“步进式”排列轮孔102中。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述阵列电磁传感器组103包括电磁激励传感器202和电磁感应传感器203。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：

所述嵌入式钢轨缺陷信息处理模块104包括电磁激励产生电路204、电磁感应信号处理电路205和调控检测轮电路206。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：

电磁激励产生电路204用于持续给电磁激励传感器202提供稳定的激励信号。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：

所述金属弹簧108固定于石墨106上，用于传导数字信号，同时通过反弹力使石墨与滑环接触。