CN103558292B - 用于列车轮对在线动态探伤检测装置的探头阵列 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于列车轮对在线动态探伤检测装置的探头阵列，安装在列车前进方向检测区域的承力轨和护轨之间，探头阵列包括大角度斜探头组成的大角度斜探头阵列和由双晶体直探头组成的双晶体直探头阵列，通过在大角度斜探头阵列内设置偏置探头、双晶体直探头阵列内探头平行于轨道方向交错排布，可使探头阵列进行交叉重叠检测，有效实现了对整个车轮的完全覆盖检测，提高了对同一位置不同类型缺陷的检测能力，并提高了检测精度和检测效率。同时，该探头阵列具有结构简单、使用方便的特点，适宜推广使用。

Description

用于列车轮对在线动态探伤检测装置的探头阵列

技术领域

本发明涉及列车轮对探伤技术领域，更具体地说，涉及一种用于列车轮对在线动态探伤检测装置的探头阵列。

背景技术

随着中国铁路的快速发展，车辆开行速度越来越快、交路越来越长、开行密度越来越大、列车载荷越来越重。而列车车轮是走行部的重要组成部分，列车车轮的安全性是列车运行安全的保证。

目前市场上列车轮对在线自动探伤装置探头阵列布局不合理，对同一位置的缺陷检测类型单一，检测精度低，容易产生缺陷漏检。

因此，如何提高对列车轮的有效检测，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于列车轮对在线动态探伤检测装置的探头阵列，以实现提高对列车轮的有效检测。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于列车轮对在线动态探伤检测装置的探头阵列，安装在列车前进方向检测区域的承力轨和护轨之间，所述探头阵列包括大角度斜探头组成的大角度斜探头阵列和由双晶体直探头组成的双晶体直探头阵列，所述大角度斜探头阵列和所述双晶体直探头阵列分别沿轨道延伸方向布置一个车轮周长，所述大角度斜探头阵列内的探头在平行于轨道方向阵列排布，所述大角度斜探头阵列内成对设有安装方向偏移于探头阵列延伸方向的偏置探头，所述双晶体直探头阵列内的探头在平行于轨道方向成对布置并交错排布。

优选地，在上述探头阵列中，所述探头阵列由所述大角度斜探头阵列和所述双晶体直探头阵列两部分组成。

优选地，在上述探头阵列中，所述大角度斜探头阵列和所述双晶体直探头阵列在列车前进方向上前后布置，且二者先后顺序可颠倒布置。

优选地，在上述探头阵列中，所述大角度斜探头阵列和所述双晶体直探头阵列分别沿轨道方向布置的长度不小于列车轮对的最大直径车轮的周长。

优选地，在上述探头阵列中，所述大角度斜探头阵列内设置有安装方向偏移于探头阵列延伸方向并成对布置的偏置结构的大角度斜探头和安装方向与探头阵列延伸方向相同并成对布置的标准结构的大角度斜探头。

优选地，在上述探头阵列中，所述大角度探头阵列内的偏置探头的安装方向朝向所述探头阵列的延伸方向的外侧和/或内侧偏移设置。

优选地，在上述探头阵列中，所述大角度斜探头阵列和所述双晶体直探头阵列对称布置于列车前进方向检测区域的承力轨和护轨之间的左右轨道上。

优选地，在上述探头阵列中，所述探头阵列上包括盖板，固定于所述盖板上的探头基座，所述探头基座上设有沿轨道延伸方向呈阵列布置的探头，所述探头的下部嵌置在盖板内，所述探头的尾部套有弹簧。

优选地，在上述探头阵列中，所述探头阵列内还设置有位于其内部，并沿所述盖板的长度方向上布置的多个喷水孔。

优选地，在上述探头阵列中，还包括在列车轮对的车轮进入到所述探头阵列后控制探头阵列内各功能部件工作的控制系统。

本发明提供的用于列车轮对在线动态探伤检测装置的探头阵列，安装在列车前进方向检测区域的承力轨和护轨之间，探头阵列包括大角度斜探头组成的大角度斜探头阵列和由双晶体直探头组成的双晶体直探头阵列，大角度斜探头阵列和双晶体直探头阵列分别沿轨道延伸方向布置一个车轮周长，大角度斜探头阵列内的探头在平行于轨道方向阵列排布，大角度斜探头阵列内成对设有安装方向偏移于探头阵列延伸方向的偏置探头，双晶体直探头阵列内的探头在平行于轨道方向成对布置并交错排布。通过在大角度斜探头阵列内设置偏置探头、双晶体直探头阵列内探头平行于轨道方向交错排布，可使探头阵列进行交叉重叠检测，有效实现了对整个车轮的完全覆盖检测，提高了对同一位置不同类型缺陷的检测能力，并提高了检测精度和检测效率。同时，该探头阵列具有结构简单、使用方便的特点，适宜推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的用于列车轮对在线动态探伤检测装置的探头阵列的一种排布结构的示意图；

图2为本发明提供的探头阵列中大角度斜探头阵列的俯视结构示意图；

图3为本发明提供的探头阵列中双晶体直探头阵列的俯视结构示意图；

图4为本发明提供的探头阵列的左视结构示意图；

图5为本发明提供的未偏置角度的大角度斜探头检测原理示意图；

图6为图5的俯视图；

图7为本发明提供的偏置角度的大角度斜探头检测原理示意图；

图8为图7的俯视图；

图9为本发明实施例提供的双晶体直探头检测原理示意图；

图10为图9的俯视图。

上图中：

1—盖板，2—大角度斜探头，3—偏置探头，4—双晶体直探头，5—探头基座，6—弹簧，7—探头，8—喷水孔。

具体实施方式

本发明公开了一种用于列车轮对在线动态探伤检测装置的探头阵列，提高了对列车轮的有效检测。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图3所示，图1为本发明提供的用于列车轮对在线动态探伤检测装置的探头阵列的一种排布结构的示意图；图2为本发明提供的探头阵列中大角度斜探头阵列的俯视结构示意图；图3为本发明提供的探头阵列中双晶体直探头阵列的俯视结构示意图。

本发明提供了一种用于列车轮对在线动态探伤检测装置的探头阵列，安装在列车前进方向检测区域的承力轨和护轨之间，探头阵列包括大角度斜探头2组成的大角度斜探头阵列和由双晶体直探头4组成的双晶体直探头阵列，大角度斜探头阵列和双晶体直探头阵列分别沿轨道延伸方向布置一个车轮周长，大角度斜探头阵列内的探头在平行于轨道方向阵列排布，大角度斜探头阵列内成对设有安装方向偏移于探头阵列延伸方向的偏置探头3，双晶体直探头阵列内的探头在平行于轨道方向成对布置并交错排布。

由偏置探头3对列车车轮进行检测时，偏置探头3的结构中，大角度斜探头的安装方向偏移于探头阵列延伸方向，可通过大角度斜探头对整个车轮轮辋轮缘部分的整体覆盖，而不仅仅是只对列车车轮行进方向上大角度斜探头所在区域的滚动方向的检测，双晶体直探头的交错阵列布置，相邻的两组探头在探头阵列宽度方向上相互远离，构成在长度方向的交错结构，使得检测覆盖区域的面积增加，提升轮辋内部周向缺陷检出能力，通过在大角度斜探头阵列内设置偏置探头3、双晶体直探头阵列内探头平行于轨道方向交错排布，可使探头阵列进行交叉重叠检测，有效实现了对整个车轮的完全覆盖检测，两种不同探头的结合使用，提高了对列车车轮上同一位置不同类型缺陷的检测能力，并提高了检测精度和检测效率。同时，该探头阵列具有结构简单、使用方便的特点，适宜推广使用。

如图5-图8所示，图5为本发明提供的未偏置角度的大角度斜探头检测原理示意图；图6为图5的俯视图；图7为本发明提供的偏置角度的大角度斜探头检测原理示意图；图8为图7的俯视图。

图5和图6中所示的箭头为未偏置设置的大角度斜探头的检测方向示意图；图7和图8中所示的箭头方向为偏置探头的检测方向示意图。由未偏置的标准探头对列车车轮41实现车轮径向和行进方向上的检测，由偏置探头对列车车轮61的边缘进行检测，由两种不同检测方向的大角度斜探头实现对列车车轮外缘的全面覆盖。

图9和图10中，图9为本发明实施例提供的双晶体直探头检测原理示意图；图10为图9的俯视图。

双晶体直探头的检测方向如图中箭头所示，对列车车轮81的周向进行检测，与大角度斜探头共同提高检测精度和检测范围。

双晶体直探头阵列上的探头在平行于轨道方向呈交错排布，与大角度斜探头阵列结构类似地，双晶体直探头阵列包括沿阵列延伸方向的多组，交错排布的结构，增加其横向的对轮辋的检测覆盖区域的面积，有效提升了轮辋内部周向缺陷的检测能力。

在本发明一具体实施例中，探头阵列由大角度斜探头阵列和双晶体直探头阵列两部分组成。两种不同的探头阵列分别具有对列车车轮不同缺陷的检测能力，将二者设计成不同的探头阵列并组合进行列车车轮的缺陷检测，能够全面并有效的提高检测效果，提高探头阵列的检测能力。

大角度斜探头阵列和双晶体直探头阵列在列车前进方向上前后布置，且二者先后顺序可颠倒布置。即在列车前进方向上，可使列车轮对首先通过大角度斜探头阵列进行检测，也可以先通过双晶体直探头阵列进行检测，二者的先后检测顺序可颠倒检测顺序进行布置。

在本发明一具体实施例中，大角度斜探头阵列和双晶体直探头阵列分别沿轨道方向布置的长度不小于列车轮对的最大直径车轮的周长。由于大角度斜探头阵列和双晶体直探头阵列针对列车车轮的周向进行缺陷的检测，设置二者的检测长度与列车车轮周长相同时，能够完成对其一周的缺陷检测，当然，为保证检测的准确性和全面性，可适当增大两种探头阵列的检测长度，进一步的保证对列车车轮一周的长度进行检测。

在本发明一具体实施例中，大角度斜探头阵列内设置有安装方向偏移于探头阵列延伸方向并成对布置的偏置结构的大角度斜探头和安装方向与探头阵列延伸方向相同并成对布置的标准结构的大角度斜探头。大角度探头阵列内设置偏置结构的探头和标准结构的探头两种，两种探头均是大角度斜探头，通过探头的检测方向与探头阵列的延伸方向是否存在偏差进行区别，通过标准探头保证对列车车轮中部的检测精度，由偏置探头保证对列车车轮内侧或外边缘的检测精度，通过二者检测方向的不同角度设置，保证检测覆盖的全面性。大角度斜探头在探头阵列内，在其延伸方向上阵列设置多组，每一组包括并列布置的两个大角度斜探头。

在本发明一具体实施例中，大角度探头阵列内的偏置探头3的安装方向朝向探头阵列的延伸方向的外侧和/或内侧偏移设置。

大角度斜探头阵列中成对设置安装方向朝探头阵列的延伸方向的内侧偏移的偏置探头3，有效实现了对车轮轮缘部位的覆盖，提高了探头阵列的检测覆盖范围。大角度斜探头阵列中成对设置安装方向朝探头阵列的延伸方向的外侧偏移的偏置探头3，有效提升了对车轮轮辋外侧的检测能力。

大角度斜探头阵列中成对设置安装方向朝探头阵列的延伸方向偏移的偏置探头3，大角度斜探头的方向可根据其在实际操作中能够全面覆盖列车车轮边缘部分和内侧部分，设置成向外侧或者向内侧，成对的两个大角度斜探头倾斜方向相同或相异，从而有效实现了对车轮轮缘部位的覆盖，提高了探头阵列的检测覆盖范围。在本发明中，大角度斜探头阵列内包括多组成对设置的大角度斜探头2，其角度根据实际检测工况设计成不同的倾斜角度，保证测量的全面覆盖。

在本发明一具体实施例中，大角度斜探头阵列和双晶体直探头阵列对称布置于列车前进方向检测区域的承力轨和护轨之间的左右轨道上。适应列车车轮成对的结构要求，两种探头陈列成对布置于铁轨两侧，对两侧的列车车轮实现了检测。

如图4所示，图4为本发明提供的探头阵列的左视结构示意图。

在本发明一具体实施例中，探头阵列上包括盖板1，固定于盖板1上的探头基座5，探头基座5上设有沿轨道延伸方向呈阵列布置的探头7(探头根据不同的探头阵列设置，如大角度斜探头阵列上的大角度斜探头，双晶体直探头阵列上的双晶体直探头)，探头7的下部嵌置在盖板1内，探头7的尾部套有弹簧6。

具体地，探头阵列内还设置有位于其内部，并沿盖板的长度方向上布置的多个喷水孔8。

在本发明一具体实施例中，还包括在列车轮对的车轮进入到探头阵列后控制探头阵列内各功能部件工作的控制系统。

本发明提供的探头阵列的工作过程和原理如下：

将大角度斜探头阵列和双晶体直探头阵列安装在列车前进方向检测区域的承力轨和护轨之间，左右轨道上对称布置相同的探头阵列，并使探头阵列的总长度不小于最大直径车轮的两个周长。当列车到达接近检测单元且通过速度满足系统要求时，探伤装置的控制系统开启，并由盖板1上的喷水孔8喷出耦合水，该耦合水使得探头7和列车车轮间贴合紧密；列车继续前行进入探伤检测区段，依次压上各探头7，与探头阵列相连的控制装置收到车轮的感应信号后，产生触发信号，激励探头产生超声波，同时进行采样，将获得的数据传递至计算机，然后由计算机软件自动判别车轮缺陷；列车完全通过检测区间后，探伤装置的控制系统会关闭喷水孔停止喷射耦合水，上传机车离去信息，从而结束对列车车轮的检测过程。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于列车轮对在线动态探伤检测装置的探头阵列，安装在列车前进方向检测区域的承力轨和护轨之间，其特征在于，所述探头阵列包括大角度斜探头(2)组成的大角度斜探头阵列和由双晶体直探头(4)组成的双晶体直探头阵列，所述大角度斜探头阵列和所述双晶体直探头阵列分别沿轨道延伸方向布置一个车轮周长，所述大角度斜探头阵列内的探头在平行于轨道方向阵列排布，所述大角度斜探头阵列内成对设有偏置探头(3)，所述偏置探头(3)为安装方向偏移于探头阵列延伸方向的偏置结构的大角度斜探头，所述双晶体直探头阵列内的探头在平行于轨道方向成对布置并交错排布。

2.根据权利要求1所述的探头阵列，其特征在于，所述探头阵列由所述大角度斜探头阵列和所述双晶体直探头阵列两部分组成。

3.根据权利要求2所述的探头阵列，其特征在于，所述大角度斜探头阵列和所述双晶体直探头阵列在列车前进方向上前后布置，且二者先后顺序可颠倒布置。

4.根据权利要求2所述的探头阵列，其特征在于，所述大角度斜探头阵列和所述双晶体直探头阵列分别沿轨道方向布置的长度不小于列车轮对的最大直径车轮的周长。

5.根据权利要求4所述的探头阵列，其特征在于，所述大角度斜探头阵列内设置有安装方向偏移于探头阵列延伸方向并成对布置的偏置结构的大角度斜探头和安装方向与探头阵列延伸方向相同并成对布置的标准结构的大角度斜探头。

6.根据权利要求1所述的探头阵列，其特征在于，所述大角度探头阵列内的偏置探头的安装方向朝向所述探头阵列的延伸方向的外侧或内侧偏移设置。

7.根据权利要求1所述的探头阵列，其特征在于，所述大角度斜探头阵列和所述双晶体直探头阵列对称布置于列车前进方向检测区域的承力轨和护轨之间的左右轨道上。

8.根据权利要求1所述的探头阵列，其特征在于，所述探头阵列上包括盖板(1)，固定于所述盖板(1)上的探头基座(5)，所述探头基座(5)上设有沿轨道延伸方向呈阵列布置的探头，所述探头的下部嵌置在盖板(1)内，所述探头的尾部套有弹簧(6)。

9.根据权利要求8所述的探头阵列，其特征在于，所述探头阵列内还设置有位于其内部，并沿所述盖板(1)的长度方向上布置的多个喷水孔(8)。

10.根据权利要求9所述的探头阵列，其特征在于，还包括在列车轮对的车轮进入到所述探头阵列后控制探头阵列内各功能部件工作的控制系统。