CN103688146B - 用于校准和测量铁轨的至少一部分中的机械应力的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于校准和测量铁轨的至少一部分的可磁化性的系统，所述铁轨例如为用于引导运输装置的铁轨。所述系统包含磁场发生器（MFP），所述磁场发生器产生垂直于所述铁轨的纵向方向的变化的磁场。所述磁场发生器包括大致鞍形的发射线圈（W1），所述发射线圈被布置为部分地绕所述铁轨放置。所述系统进一步包含用于测量横向感应的感应检测器（M5）。所述系统可进一步包含磁场发生器、磁感应检测器和处理单元，所述磁场发生器产生沿所述纵向方向的变化的磁场，所述磁感应检测器被布置为用于测量沿纵向方向的磁感应，所述处理单元被布置为用于：根据横向感应来确定参考感应，以及根据纵向感应和所述参考感应来确定纵向的机械应力。

Description

用于校准和测量铁轨的至少一部分中的机械应力的系统
技术领域
本发明涉及一种用于至少检测铁轨的至少一部分（例如，用于引导运输装置的铁轨）中的机械应力的系统和方法。
背景技术
上述系统和上述方法本身是已知的。火车受到铁轨中的应力的影响（比如，铁轨的变形），当火车在所述铁轨上向前移动时，火车可被理解为上述系统和上述方法的一示例。例如，这种影响可包括：当火车在铁轨上向前移动时火车所受到的阻力增加。所述方法通常还包括：由于铁轨的至少一部分中存在机械应力而对铁轨的变形进行目视检测。
目前，无缝轨道几乎一直被使用。也就是说，在轨道的铁轨中没有间断。具体导致了：温度改变并且例如驾驶火车引起铁轨中的拉应力或压应力。
铁轨中形成的力可导致“铁轨屈曲”。这是一种发生在铁轨中的纵向力非常大从而使得与铁轨连接（和/或例如固定到轨枕上）的道床和/或铁轨自身的剪切阻力不能阻止铁轨达到其屈曲点时的现象。所述屈曲点为实质上直的物体可由于沿纵向方向施加在其上的力而不再保持很直，但是会弯曲（屈曲）。所述屈曲通常突然地发生，并且铁轨屈曲为其中的一个示例。使铁轨屈曲所需的力的大小取决于：例如，铁轨铺设地有多直，所述道床可提供多少横向阻力，以及与铁轨的单位长度的铁轨连接的轨枕的数量。
如上文所述，所述系统、所述使用目视检测所述铁轨的方法以及“铁轨屈曲”的现象标志所述机械应力出现在导致产生机械应力的所述现象的极晚的阶段。
本申请人的国际专利申请WO2006/080838提出了一种用于在早期阶段检测铁轨的至少一部分中的机械应力的系统和方法，使得如果需要的话所述铁轨能够被更换，或在所述铁轨发生屈曲之前能够被调整。所述系统和方法考虑到测量沿铁轨的纵向方向的整体应力。在此，在铁轨中测量局部应力和/或局部应力变化可能是次要的。铁轨通常为比如钢轨的可磁化的金属铁轨。
铁轨的相应部分的可磁化性的性质如下：能够在不需要铁轨的相应部分被移动的情况下以及在没有存在于铁轨大体上受影响的相应部分中的任何机械应力的情况下被确定。本发明由所谓的维拉里效应（Villari effect）将会发生于铁轨中的见解而产生。简言之，关于这点，所述效应包括：如通过维拉里效应可知，铁轨的可磁化性受存在于铁轨中的机械应力的影响。
因此，根据铁轨的相应部分的可磁化性，所述系统被布置为用于至少检测铁轨的至少一部分（例如，用于引导运输装置的铁轨）中的机械应力，其中所述系统被配置为具有用于产生至少一个预定的变化的磁场的磁场发生器，使得铁轨的相应部分位于所述场中，并且所述系统被配置为具有用于测量铁轨的相应部分对于其位于所述磁场中的响应的测量系统。所述磁场发生器可包括至少一个导电的弯曲部，所述导电的弯曲部被布置为能够被至少部分地绕所述铁轨放置。
关于这点，应理解，沿确定方向延伸的磁场意味着磁场线或多或少平行于所述确定方向延伸。
针对所述系统的校准，WO2006/080838提出了所述系统可被配置为具有至少一个可磁化性的参考对象，所述参考对象具有预定的可磁化性。这允许铁轨的相应部分中的机械应力的相对确定。这是因为相对磁感应（与参考对象的感应有关的铁轨的相应部分中的感应）能够被确定。测量系统可包括用于确定参考对象中的磁感应的参考测量线圈。可选地，提供所述参考测量线圈还可以与提供所述磁场发生器的弯曲部和提供确定铁轨的相应部分中的磁感应的测量线圈相结合。可替代地，WO2006/080838的图1的实施例可被配置为具有测量系统并且（可选地）具有第二磁场发生器，所述测量系统被布置为用于沿垂直于（transverse to）铁轨的相应部分的纵向方向的方向测量磁感应，所述第二磁场发生器产生磁场，所述磁场沿垂直于所述铁轨的相应部分的纵向方向的方向延伸。已发现，因为所述铁轨沿垂直于铁轨的相应部分的纵向方向的方向的可磁化性不会或几乎不会变化，和/或不同于由于沿铁轨的相应部分的纵向方向的机械应力而导致的沿铁轨的相应部分的纵向方向的可磁化性而变化，所以沿垂直于铁轨的相应部分的纵向方向的方向的磁感应能够被用作用于铁轨的相应部分中的无应力情况的参考值（校准值）。因此，相应的参考对象将不是必要的。
发明内容
本发明的目标在于进一步改进上文的校准方法并提供一种校准装置和被布置为使用在其中的测量系统。
另外，根据本发明，提供了一种用于测量铁轨的至少一部分（例如，用于引导运输装置的铁轨）的可磁化性的校准系统，所述系统被布置为在使用中具有纵向方向，所述纵向方向与铁轨的至少一部分的纵向方向对齐。所述系统被配置为具有磁场发生器，所述磁场发生器产生沿垂直于所述校准系统的纵向方向的方向的至少一个预定的变化的磁场。也就是，在使用中所产生的磁场将垂直于铁轨的至少一部分的纵向方向。所述磁场发生器包括大致鞍形的发射线圈，所述发射线圈被布置为在使用中部分地绕所述铁轨放置并且在使用中在所述铁轨的两侧（either side）大体上沿所述铁轨的纵向方向延伸。所述系统进一步被配置为具有磁感应检测器，所述磁感应检测器被布置为用于测量沿垂直于所述校准系统的纵向方向的方向定向的磁感应。也就是，在使用中，所述磁感应检测器将检测沿垂直于铁轨的至少一部分的纵向方向的方向的磁感应。在使用中，所检测的磁感应将会是铁轨位于所产生的磁场中的相应部分（respective part）的响应。所述发射线圈沿所述校准系统的纵向方向的长度比大致鞍形的线圈的沿大体上正交于所述校准系统的纵向方向的方向测量的尺寸大至少4倍。
所述大致鞍形的发射线圈提供了以下优点：不需绕所述铁轨成环，所述线圈可被放置在所述铁轨之上。所述大致鞍形的发射线圈包括第一不完全的导电的弯曲部（turn）和第二不完全的导电的弯曲部，所述第一不完全的导电的弯曲部被布置为部分地绕所述铁轨放置，所述第二不完全的导电的弯曲部被布置为部分地绕所述铁轨放置。所述第一不完全的弯曲部和/或所述第二不完全的弯曲部可以为大致U形，以便部分地绕所述铁轨放置。所述第一不完全的弯曲部和/或所述第二不完全的弯曲部可在包含正交于所述纵向方向的至少一个方向的平面中延伸。优选地，所述第一不完全的弯曲部和第二不完全的弯曲部中的每个各自在其自身的大体上正交于所述纵向方向的平面内延伸。所述第一不完全的弯曲部和第二不完全的弯曲部通过第一纵向部分和/或第二纵向部分来相互导电地连接，所述第一纵向部分和/或第二纵向部分在使用中在铁轨的两侧上大体上沿所述校准系统的纵向方向延伸。
所述发射线圈的第一纵向部分和/或第二纵向部分产生沿正交于铁轨的纵向方向的方向的磁场分量。这些磁场分量可用于确定铁轨沿垂直于铁轨的纵向方向的方向的横向可磁化性。所述横向可磁化性表示铁轨没有机械应力。所述第一不完全的导电的弯曲部和第二不完全的导电的弯曲部产生沿铁轨的纵向方向的磁场分量。这些磁场分量可用于确定铁轨沿铁轨的纵向方向的纵向可磁化性。所述纵向可磁化性表示在铁轨的至少一部分中存在机械应力。然而，发明人已发现，通过所述第一不完全的导电的弯曲部和第二不完全的导电的弯曲部产生的纵向磁场分量可干扰所述横向可磁化性的测量。这可能会引起将铁轨的应力情况校准以克服错误的结果。可替代地或另外地，考虑到潜在的干扰元件（比如，将铁轨固定到轨枕上的固定装置），这可能致使设置用于正确校准的校准装置。
然而，发明人已实现，如果发射线圈沿铁轨的纵向方向的长度比沿大体上正交于所述铁轨的方向测量的所述第一不完全的弯曲部和/或第二不完全的弯曲部的尺寸大至少4倍，大致鞍形的发射线圈可以被便利地用于精确地确定横向可磁化性。于是，所述大致鞍形的发射线圈提供了磁场，使得在中心处，所述磁场大体上独特地（uniquely）垂直于所述铁轨的纵向方向。所述不完全的弯曲部处附近产生的纵向磁场分量于是远离所述发射线圈的中心足够远，以不会消极地影响确定所述横向可磁化性的能力。
发明人还实现了，通过所述发射线圈，可用所述发射线圈的中心处附近的检测器确定横向可磁化性并且用所述第一不完全的弯曲部和/或第二不完全的弯曲部处附近的另一检测器确定纵向可磁化性。这将在下文更详细地说明。
优选地，所述磁感应检测器沿所述校准系统的纵向方向具有的尺寸比所述发射线圈的长度小至少5倍。这提供了：所述磁感应检测器能够被放置在通过大致鞍形的发射线圈产生的磁场大体上垂直于所述铁轨的纵向方向的位置处并且延伸。优选地，所述磁感应检测器被放置为与铁轨相邻且处于发射线圈的中心处或发射线圈的中心处附近。
优选地，所述此感应检测器包括接收线圈。
优选地，所述接收线圈沿第三方向的尺寸大于所述铁轨沿所述方向的尺寸，所述第三方向正交于所述校准系统的纵向方向并且正交于所述横向磁场的方向。这提供了以下优点：沿所述第三方向对齐所述接收线圈不是关键的。
当所述大致鞍形的发射线圈被放置在铁轨的上部时，所述发射线圈沿铁轨的纵向方向的长度优选地比大致鞍形的发射线圈沿大体上正交于铁轨的垂直向上的方向的高度大至少4倍。在这种情况下，优选地，所述大致鞍形的发射线圈被布置为在所述发射线圈的中心处或所述发射线圈的中心处附近产生沿大致竖直方向的磁场。于是，优选地，所述感应检测器（例如，接收线圈）被放置在所述铁轨（顶部）的上方且处于发射线圈的中心处或发射线圈的中心处附近。
优选地，所述发射线圈沿铁轨的纵向方向的长度比沿大体上正交于铁轨的方向测量的第一不完全的弯曲部和/或第二不完全的弯曲部的尺寸大至少6倍，更优选地，大至少10倍。
本发明还涉及一种校准和测量铁轨的至少一部分中的机械应力的测量系统，所述校准和测量根据铁轨（例如，用于引导运输装置的铁轨）的相应部分的可磁化性来进行。所述测量系统被布置为在使用中具有纵向方向，所述纵向方向与铁轨的至少一部分的纵向方向对齐。所述测量系统被配置为具有第一磁场发生器，所述第一磁场发生器产生沿垂直于所述纵向方向的方向的至少一个预定的变化的磁场。所述测量系统包括第一磁感应检测器，所述第一磁感应检测器被布置为用于测量沿垂直于所述纵向方向的方向定向的磁感应。所述测量系统进一步被配置为具有第二磁场发生器，所述第二磁场发生器产生沿所述纵向方向的至少一个预定的变化的磁场。所述测量系统包括第二磁感应检测器，所述第二磁感应检测器被布置为用于测量沿所述纵向方向定向的磁感应。所述测量系统包含处理单元，所述处理单元被布置为根据测量到的沿垂直于所述纵向方向定向的磁感应来确定参考感应，所述参考感应表示测试下的铁轨的至少一部分没有应力的情况。所述处理单元进一步被布置为根据测量到的沿所述纵向方向定向的磁感应和所述参考感应来确定沿铁轨的纵向方向的机械应力。
所述第一磁场发生器和所述第二磁场发生器是同一个（one and the same）。
优选地，所述第一磁场发生器包括大致鞍形的发射线圈，所述发射线圈被布置为在使用中部分地绕铁轨放置并且在使用中在铁轨的两侧大体上沿铁轨的纵向方向延伸。所述发射线圈沿所述纵向方向的长度比沿大体上正交于所述纵向方向的方向测量的大致鞍形的线圈的尺寸大至少4倍。
优选地，所述大致鞍形的发射线圈包括第一不完全的导电的弯曲部和第二不完全的导电的弯曲部，所述第一不完全的导电的弯曲部被布置为部分地绕所述铁轨放置，所述第二不完全的导电的弯曲部被布置为部分地绕所述铁轨放置。所述第一不完全的弯曲部和/或所述第二不完全的弯曲部可以大致U形，以便部分地绕所述铁轨放置。所述第一不完全的弯曲部和/或所述第二不完全的弯曲部可在包含正交于所述纵向方向的至少一个方向的平面中延伸。优选地，所述第一不完全的弯曲部和第二不完全的弯曲部中的每个各自在其自身的大体上正交于所述纵向方向的平面内延伸。所述第一不完全的弯曲部和第二不完全的弯曲部通过第一纵向部分和/或第二纵向部分来相互导电地连接，所述第一纵向部分和/或第二纵向部分在使用中在铁轨的两侧上大体上沿所述校准系统的纵向方向延伸。
所述发射线圈的第一纵向部分和/或第二纵向部分可形成第一磁场发生器，所述第一磁场发生器被布置为用于产生沿正交于铁轨的纵向方向的方向的磁场分量。这些磁场分量可用于确定铁轨沿垂直于铁轨的纵向方向的方向的横向可磁化性。所述横向可磁化性表示铁轨没有机械应力。所述第一不完全的导电的弯曲部和第二不完全的导电的弯曲部可形成第二磁场发生器，所述第二磁场发生器被布置为用于产生沿铁轨的纵向方向的磁场分量。这些磁场分量可用于确定铁轨沿铁轨的纵向方向的纵向可磁化性。所述纵向可磁化性表示在铁轨的至少一部分中存在机械应力。因为取决于存在的机械应力，所述铁轨沿磁场方向的可磁化性（磁感应）能够被确定。因此这允许确定大体上平行于所述铁轨的相应部分的纵向方向指向的压力或张力。
具体地，所述磁场发生器包括用于产生磁场的至少一个导电的弯曲部。这提供了以下优点：将要产生的磁场的大小能够被精确地确定。这是因为（例如，线圈内部的）磁场的强度与弯曲部的数量和连通这些弯曲部的电流的强度成比例。
优选地，所述第二磁感应检测器包含用于检测磁感应的至少一个导电的弯曲部。
优选地，所述第二磁感应检测器的至少一个弯曲部被布置为至少部分地绕所述铁轨放置。这提供了以下优点：所述铁轨位于磁场能够被认为是已知的并且最好被限定的位置。结果，所谓的维拉里效应能够尽可能地被确定，以便甚至相对小的机械应力能够被检测并且精确确定相对大的机械应力成为可能。
所述第二磁感应检测器的弯曲部的至少一部分可包括导电的板部件。所述板部件可被简单地放置在铁轨的相应部分的支撑部之间的铁轨的下方或上方。此外，确定所述弯曲部和铁轨之间的距离相当地清楚，这有利于在例如铁轨的不同部分上再现所述测量。
所述磁感应检测器被布置为用于确定所述铁轨的相应部分中的磁感应。因此，所述铁轨位于所述磁场的铁轨的响应被直接确定。在这种情况下，导出的磁感应之间的关系的结果和导出的结果不按顺序并且排除潜在的系统的和/或其它的错误。
所述第二磁感应检测器可被配置为具有测量线圈，所述测量线圈测量铁轨的相应部分中的磁感应。所述测量线圈相对于所述铁轨的相应部分的位置能够被非常精确地确定，这有利于再现所述测量。在特定的实施例中，所述校准系统和/或测量系统沿预定路径大体上沿铁轨的相应部分的纵向方向可移动，使得所述铁轨的相继部分（successive parts）相继地处于所述磁场中，并且这些相继部分的对于它们位于所述磁场中的响应能够被确定。因此，以有效且可再现的方式，在所述铁轨的许多相互不同的部分上，不论所述铁轨的相应部分中是否存在机械应力都能够确定所述响应。还可确定参考感应和/或相对于相互的机械应力。也就是，与铁轨的纵向方向有关的应力曲线将在所述情况下获得。所谓的峰值应力于是能够相对简单地观测到。
例如，所述校准系统和/或所述测量系统可被配置为具有可移动装置，所述可移动装置使所述系统沿所述铁轨并且可选地在所述铁轨之上转动，使得所述铁轨的相继部分相继地位于所述磁场中，并且这些相继部分的对它们位于所述磁场中响应能够被确定。所述校准系统和/或所述测量系统还可沿“铁轨”移动，所述“铁轨”已被专门构造用于引导所述系统。后一实施例提供了以下优点：待确定其中的机械应力的铁轨仍可用于运输装置（所述铁轨最初打算用于引导运输装置）的引导。
在特定的实施例中，所述第二感应检测器的至少一个弯曲部的多个部分可被放置在第一相对位置和至少一个第二相对位置处；当处于所述第一相对位置时，所述多个部分能够相对于铁轨的一部分呈现（assume）这样的预定位置：使得该铁轨的一部分能够被有效地包含在预定磁场内；并且当处于所述至少一个第二相对位置时，能够在另一铁轨的一部分处用再一次处于所述第一位置的所述多个部分直接替换所述至少一个弯曲部。
所述第二感应检测器的所述至少一个弯曲部的实施例能够在所述铁轨的两个支撑部之间实际上至少完全地围绕所述铁轨。在产生磁场并确定包含在所述磁场中的相应部分的响应之后，所述至少一个弯曲部能够开始进入所述第二位置。所述第二位置允许位于支撑部的一侧上的所述至少一个弯曲部（所述至少一个弯曲部来自由磁场发生器的弯曲部围绕的铁轨的一部分）可移动至铁轨位于所述支撑部的另一侧上的部分
所述第二感应检测器的所述至少一个弯曲部的各个部分（respective parts）可在所述第一位置和所述至少一个第二位置均相互连接。结果，移动所述至少一个弯曲部能够成为相当不复杂且简单的操作。
具体地，所述第二感应检测器的所述至少一个弯曲部包括铰链连接部。这进一步便利于将所述至少一个弯曲部从铁轨位于支撑部的一侧上的部分移动至铁轨位于所述支撑部的另一侧上的部分的简单操作。具体地，所述至少一个弯曲部的各个部分在所述第一相对位置一起形成连续的整体并且在所述至少一个第二位置形成间断的（interrupted）整体。因此，磁感应可沿平行于所述铁轨的纵向方向的方向被检测。这是因为所述至少一个弯曲部能够绕所述铁轨配置。所述弯曲部的各个部分于是处于所述第一相对位置并且可被认为是封闭其自身的整体。如果必要的话，所述至少一个弯曲部能够被再次移动。所述至少一个弯曲部的各个部分于是开始进入其中一个所述第二相对位置，最初封闭自身的整体被间断。所述各个部分于是能够再次绕所述铁轨被配置在别处。其中一个可能性仍是，同样在不需要太多复杂的操作的相同的测量系统的帮助下，这种测量系统可检测所述铁轨的其它部分上的磁感应。
所述第二感应检测器的多个部分还可被放置在第一相对位置和至少一个第二相对位置，当处于所述第一相对位置时，所述多个部分可相对于所述铁轨的一部分呈现预定位置，并且当处于所述至少一个第二相对位置时，沿预定方向，所述测量系统的所述多个部分之间的距离大于处于所述第一相对位置时这些部分之间的距离。这还增加了以下可能性：在所述第一位置，所述第二感应检测器能够通过紧紧地围绕所述部分来精确地确定位于磁场中的所述铁轨的一部分的响应。于是，所述第二感应检测器的各个部分可以开始进入第二位置并且因此从所述所述相应部分中移出，以便于是被配置在例如所述铁轨的另一部分处。
在此，还包含了：所述第二感应检测器的各个部分在所述第一位置和所述至少一个第二位置保持相互连接。这能够创建非常便利布置的第二感应检测器。所述第二感应检测器的各个部分非常容易控制。所述第二感应检测器还可包括铰链连接部。此外，还包含了：所述第二感应检测器的所述部分在所述第一相对位置一起形成为连续的整体并且在所述第二位置形成为间断的整体。
在另一实施例中，包含了：所述校准系统和/或所述测量系统被配置为具有用于确定运动速度的速度计，其中，预定的磁场发生器沿所述铁轨的相应部分的纵向方向可有效地移动。当所述实施例与上文所述的实施例结合时，所述实施例是有优势的，上文所述的实施例为：所述磁场发生器和所述感应检测器沿预定路径可移动，使得所述铁轨的相继部分相继地位于所述磁场中，并且这些相继部分的对它们位于所述磁场中的响应能够被确定。例如，测量数据可被存储为时间函数。当开始的位置和系统的速度已知时，所述测量数据可与所述铁轨的一部分上的位置关联。
具体地，包含了：所述校准系统和/或所述测量系统被配置为具有可移动装置，所述可移动装置使所述磁场发生器和所述感应检测器沿所述铁轨并且可选地在所述铁轨之上转动，使得所述铁轨的相继部分相继地位于所述磁场中，并且这些相继部分的对它们位于所述磁场中的响应能够被确定。这允许精确位置。所述磁场发生器和所述感应检测器能够精确地相对于每个所述铁轨的相应部分被放置。此外，这允许相对快速的用于确定参考感应和/或确定铁轨的纵向部分中的机械应力的方法。
进一步包含了：所述测量系统被布置为用于数量上确定所述铁轨的一部分中的机械应力的存在。在此，可使用位于磁场种的铁轨的一部分的响应和存在的机械应力之间的预定关系。具体地，包含了：这对于机械应力中的磁感应而言相当得众所周知。此外，所述关系可以用实验方法来预定。
本发明进一步涉及一种用于至少检测铁轨的至少一部分中的机械应力的方法。具体地，所述铁轨包括火车铁轨。
附图说明
现在参考附图来更详细地说明本发明，在附图中：
图1图解地示出了用于测量铁轨中的机械应力的系统的第一实施例；
图2图解地示出了用于测量铁轨中的机械应力的系统的第二实施例；
图3a图解地示出了用于测量铁轨中的机械应力的系统的第三实施例的一部分；
图3b图解地示出了图3a所示的第三实施例的一部分的侧立视图；
图4a-4c图解地示出了用于确定铁轨中的横向感应的校准系统；
图5a-5c图解地示出了根据本发明的测量系统；
图6a图解地示出了用于测量铁轨中的应力的系统的另一实施例的一部分；
图6b图解地示出了图6a所示的部分；
图7a图解地示出了用于测量铁轨中的应力的系统的另一实施例的一部分；
图7b图解地示出了图7a所述的部分。
在附图中，相同的部件具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出了用于至少检测铁轨的至少一部分R中的机械应力的系统的第一实施例。所述铁轨可能为例如用于引导运输装置（比如，例如火车）的铁轨。然而，所述铁轨还可能为用于运输地铁、有轨电车或甚至“单轨”的铁轨。所述运输装置通常在铁轨上并且通常存在有两个为一组的铁轨。然而，不排除在下文中所述的用于至少检测铁轨的一部分中的机械应力的系统和方法还可被用于运输装置被悬置在其上的铁轨。
尽管所述系统至少被布置为用于相对可选地检测机械应力的存在，但是，优选地，所述系统被布置为用于定性地且仍更优选地为甚至定量地确定机械应力。
根据所述部分的可磁化性，所述系统被布置为用于检测铁轨的相应部分中的机械应力并且可选地对所述机械应力定量。为此，所述系统被配置为具有用于产生预定磁场的磁场发生器MFP，使得铁轨的相应部分R位于所述场中。所述系统进一步被配置为具有用于测量铁轨位于所述磁场中的相应部分R的响应的测量系统MS。为此，变化的磁场存在于所述铁轨的相应部分中。
如图1所示，所述磁场发生器MFP可包括例如一个或多个导电的弯曲部Wl。在所述弯曲部中，可包括用于供应所需的电流的变压器T。通常存在多个导电的弯曲部。可能的是，一个弯曲部“穿过”所述变压器，并且两个弯曲部围绕所述铁轨。当电流连通所述导电的弯曲部Wl时，磁场H产生于所述弯曲部内。所述磁场的强度与所述弯曲部Wl的数量以及连通的电流的强度成比例。所述磁场发生器可被配置为具有用于确定连通所述弯曲部Wl的电流强度的电流计（未示出）。电流计还可以（或可替代地）成为待更详细地讨论的测量系统的一部分。图1所示的实施例被布置为用于产生大体上平行于所述铁轨的相应部分R的纵向方向的磁场。将明确的是，在所述示例中，所述磁场发生器被静态地放置。将进一步明确的是，所述磁场因此沿相对于所述铁轨的相应部分R的预定方向延伸。针对图1而言，图1包含了：所述铁轨的相应部分R的纵向方向垂直于图1所处的平面。如图所示，在所述示例中，包含了：所示的弯曲部被布置为围绕所述铁轨被放置。这通常由于所述铁轨的一部分R位于底座G的上方而是可能的，并且在所述铁轨和所述底座G之间常常存在自由空间。
所述弯曲部Wl的至少一部分可能包括导电的板部件PPl。如图示，所述板可具有直的设计。然而，不排除所述板PPl至少部分地还被配置为具有弯曲。在此，应理解，所述板部件意味着适合于供应电流的部件（比如，条、带、管、片和/或缆）。
优选地，所述测量系统MS被布置为用于确定所述铁轨的相应部分R中的磁感应。在图1所示的示例中，所述测量系统被配置为具有用于测量所述铁轨的相应部分R中的磁感应B的变化的测量线圈MSP。所述铁轨的相应部分R应被理解为意味着其机械应力正待确定的铁轨的一部分R。如图所示，在所述示例中，包含了：所示的测量线圈被布置为绕所述铁轨放置，并且所述测量线圈具有与所述磁场发生器的弯曲部相对于所述铁轨相同的定向。因此，所述测量线圈围住所述铁轨的相应部分。因此，所述测量线圈进一步具有相对于所述铁轨的相应部分的预定定向。将明确，在所述示例中，所述测量线圈被静态地放置。因此，所述测量系统被布置为用于测量沿由所述磁场发生器产生的预定磁场的方向的所述磁感应。在所述示例中，所述测量系统因此被布置为用于沿所述铁轨的相应部分的纵向方向确定铁轨的相应部分中的磁感应。所述测量线圈MSP可包括一个或多个弯曲部W2。所述一个或多个弯曲部W2再次为导电的弯曲部W2。所述测量系统被配置为具有用于测量所述测量线圈MSP上的电压的电压计VM。所述电压与磁感应的单位时间的变化成比例，并且能够在本身为技术人员所熟知的公式的帮助下被确定。
图2再次示出了图1的系统。图2示出了根据现有技术如何校准所述系统。另外，可磁化的参考对象被配置为具有对应于待检测的铁轨的可磁化性的可选地预定的可磁化性。所述参考对象例如为铁轨的一部分RR，所述部分RR不作为铁轨被使用。优选地，所述部分RR具有与不需要被测量其中产生了何种应力的铁轨相同的“批次”。例如，所述参考对象可具有无应力设计和/或可被用于确定磁化，比如可能具有不暴露于环境的铁轨的一部分RR，铁轨在运转状态下暴露于环境中。根据所述现有技术的实施例，可确定关于所述参考铁轨RR的可磁化性的铁轨R的可磁化性。
在图2所示的现有技术的实施例中，所述测量系统进一步包括用于确定所述参考对象RR中的磁感应的参考测量线圈RMSP。如图所示，在所述示例中，包含了：所述测量线圈MSP、所述参考测量线圈RMSP和所述磁场发生器MFP的弯曲部被布置为绕所述铁轨放置。还示出了：所述测量线圈MSP具有与所述磁场发生器的弯曲部相对于所述铁轨的相应部分相同的定向。还进一步示出了：所述参考测量线圈RMSP具有与所述磁场发生器的弯曲部相对于所述参考铁轨的相应部分相同的定向。将明确，在所述现有技术的实施例中，所述磁场发生器、所述测量线圈和所述参考测量线圈被静态地放置。可存在一个电压计VM，所述电压计VM交替地测量所述测量线圈MSP上的电压和所述参考测量线圈RMSP上的电压。还可存在两个电压计，其中一个所述电压计被布置为测量所述测量线圈MSP上的电压并且一个所述电压计被布置为测量所述RMSP上的电压。
图3a和图3b图解地示出了用于至少检测铁轨的至少一部分R中的机械应力的系统的第二实施例的一部分。在所述示例中，所述磁场发生器MFP包括第一不完全的导电的弯曲部IWl，在所述示例中，该弯曲部为大致四分之三圆周的弯曲部（three-quarter turn），所述第一不完全的弯曲部IWl部分地围绕所述铁轨的相应部分R。所述第一不完全的弯曲部为大致U形。所述第一不完全的弯曲部因此被布置为部分地绕所述铁轨放置。在所述示例中，所述磁场发生器MFP包括第二不完全的导电的弯曲部IW2，在所述示例中，该弯曲部为大致四分之三圆周的弯曲部），所述第二不完全的弯曲部IW2部分地围绕所述铁轨的相应部分R。所述第二不完全的弯曲部为大致U形。所述第二不完全的弯曲部因此被布置为部分地绕所述铁轨放置。在图3a中，所述第一不完全的弯曲部和第二不完全的弯曲部由第一纵向部分LPl和第二纵向部分LP2来相互导电地连接，所述第一纵向部分LPl和第二纵向部分LP2大体上沿所述铁轨的纵向方向在所述铁轨的两侧延伸。因此，在所述示例中，所述两个不完全的弯曲部IWl、IW2和所述磁场发生器的纵向部分LPl、LP2一起形成至少部分地围绕所述铁轨的相应部分的弯曲部。如果电流通过所述弯曲部，每个所述不完全的弯曲部IWl、IW2将产生磁场，由所述第一弯曲部IWl产生的磁场大体上指向由所述第二弯曲部IW2产生的磁场的对侧。为了有效地产生所述第一弯曲部IWl和第二弯曲部IW2处附近的磁场，优选地，所述第一弯曲部和第二弯曲部被放置为相互有一定距离。图3b示出了图3a中所示的实施例的侧立视图，其中所述磁场的场力线被绘制为点划线。因此，由所述磁场发生器MFP产生的磁场具有相对于所述铁轨的相应部分的预定方向。将明确，因此形成的所述磁场发生器还可包括多个弯曲部。
在图3a和图3b所示的实施例中，所述测量系统可包括测量线圈MSP。例如，所述测量线圈可包括导电的弯曲部，所述弯曲部具有与图3a所示的磁场发生器MFP的弯曲部的形式类似的形式。在一个实施例中，所述测量线圈MSPl连同所述磁场发生器的弯曲部一起被缠绕。如图3b所示，因此，所述磁场发生器MFP和所述测量线圈MSPl（例如，利用灌注）形成整体。在一个可替代的实施例中，所述测量线圈MSP2的第一不完全的弯曲部沿所述铁轨的纵向方向位于所述磁场发生器MFP的第一不完全的弯曲部IWl和第二不完全的弯曲部IW2之间，在所述示例中，大体上位于所述第一不完全的弯曲部IWl和第二不完全的弯曲部IW2的中间。所述测量线圈MSP2的第二不完全的弯曲部被放置在所述磁场发生器MFP的弯曲部附近。在图3b中，所述测量线圈MSP2的第二不完全的弯曲部被放置在所述第一不完全的弯曲部IWl和第二不完全的弯曲部IW2的外侧，并且将明确，所述测量线圈MSP2的第二不完全的弯曲部还可被放置在所述第一不完全的弯曲部IWl和第二不完全的弯曲部IW2之间。如图3b所示，所述测量线圈MSP2和所述磁场发生器MFP的弯曲部至少部分地围绕所述铁轨的相应部分R。
例如，参考图1或图2所述的，所述测量系统还可包括测量线圈MSP3（图3b所示），所述测量线圈MSP3具有围绕所述铁轨的相应部分的弯曲部。优选地，所述测量线圈MSP3位于所述磁场发生器MFP的弯曲部处附近。
在一个可替代的实施例中，所述测量系统包括第一测量线圈MSP4和第二测量线圈MSP5，所述第一测量线圈MSP4在垂直于所述铁轨的相应部分的平面内延伸，所述第二测量线圈MSP5在沿所述铁轨的纵向方向延伸的平面内延伸。在图3b的示例中，所述测量线圈MSP4，MSP5都位于所述铁轨的相应部分的上端的上方。所述第一测量线圈MSP4被用于在所述铁轨的相应部分的上端的上方的位置处测量沿所述铁轨的相应部分的纵向方向（在所述示例中，为水平方向）的磁感应的第一分量。所述第二测量线圈MSP5被用于在所述铁轨的相应部分的上端的上方的位置处测量沿垂直于所述铁轨的相应部分的纵向方向的方向（在所述示例中，为竖直方向）的磁感应的第二分量。在此，所述磁感应的第一分量和第二分量的比值用于测量所述铁轨的相应部分中的机械应力的存在。所述比值（还被称为余切）表示为所述第一分量除以所述第二分量。根据WO2006/080838，参考余切能够被确定为在不受机械应力的参考铁轨上确定的余切。如果所述余切在待测量的铁轨的一部分上被确定，所述余切可与所述参考余切作比较。根据测量的余切大于或小于所述参考余切的事实，能够确定张应力或拉应力存在于所述铁轨的相应部分中。例如，如果测量的余切大于所述参考余切，张应力可存在于所述铁轨的相应部分中。例如，如果测量的余切小于所述参考余切，压应力可存在于所述铁轨的相应部分中。优选地，存在的张应力或压应力的大小根据测量的余切与所述参考余切相差的程度来确定。
如图3b所示，在一个可替代的实施例中，所述测量系统包括可旋转布置的测量线圈MSP6。在所述示例中，所述测量线圈MSP6的中心线位于通过所述铁轨的相应部分的纵向轴线的垂直平面中。优选地，所述测量线圈MSP6被配置为具有角指示，当所述测量线圈MSP6被放置使得最小的磁感应被测量到时，所述角指示能够确定角度（包含在所述测量线圈MSP6和所述铁轨的纵向轴线之间的角度）。在此，所述角度的大小用于测量所述铁轨的相应部分中的机械应力的存在。根据WO2006/080838，如果在参考铁轨上确定的角度不受机械应力的影响，参考角度能够被确定。如果角度在待测量的铁轨的一部分上被确定，所述角度可与所述参考角度作比较。根据测量的角度大于或小于所述参考角度的事实，能够确定张应力或压应力存在于所述铁轨的相应部分中。例如，如果测量的角度小于所述参考角度，张应力可存在于所述铁轨的相应部分中。例如，如果测量的角度小于所述参考角度，压应力可存在于所述铁轨的相应部分中。优选地，存在的张应力或压应力的大小根据测量的角度与所述参考角度相差的程度来确定。在所述示例中，当所述测量线圈MSP6被放置使得最小的磁感应被测量到时，被包含在所述测量线圈MSP6和所述铁轨的纵向轴线之间的角度被确定。将明确，还可能的是，当所述测量线圈MSP6被放置使得最大的磁感应被测量到时，，被包含在所述测量线圈MSP6和所述铁轨的纵向轴线之间的角度被确定。
从WO2006/080838中可知，可能的是，图1所示的实施例进一步被配置为具有测量系统并且可选地具有第二磁场发生器，所述测量系统被布置为用于测量沿垂直于所述铁轨的相应部分的纵向方向的方向的磁感应，所述第二磁场发生器产生沿垂直于所述铁轨的相应部分的纵向方向的方向延伸的磁场。已发现，因为所述铁轨沿垂直于铁轨的相应部分的纵向方向的方向的可磁化性不会或几乎不会变化，和/或不同于由于沿铁轨的相应部分的纵向方向的机械应力而导致的沿铁轨的相应部分的纵向方向的可磁化性而变化，所以沿垂直于铁轨的相应部分的纵向方向的方向的磁感应能够被用作用于铁轨的相应部分中的无应力情况的参考值。因此，相应的参考对象将不是必要的。
本发明的目的在于提供一种校准装置，所述校准装置被布置用于确定所述铁轨沿垂直于所述铁轨的相应部分的纵向方向的方向的可磁化性。发明人做出的新的实验已经示出：优选地，用于测量所述横向可磁化性的校准系统以特定的方式被设计，以便最优化灵敏度，使得易于实施等。图4a示出了根据本发明的校准系统1的实施例。
在图4a的示例中，所述校准系统1具有其纵向方向Lc，所述纵向方向Lc与待测量的铁轨的一部分的纵向方向LR对齐。所述校准系统1包括磁场发生器2。所述磁场发生器2包括鞍形的发射线圈4。
在图4a中，所述大致鞍形的发射线圈4包括第一不完全的导电的弯曲部6，所述第一不完全的弯曲部6被布置为部分地绕所述铁轨放置。所述第一不完全的弯曲部6在所述示例中为大致U形。在图4a中，所述大致鞍形的发射线圈4进一步包括第二不完全的导电的弯曲部8，所述第二不完全的弯曲部8被布置为部分地绕所述铁轨放置。所述第二不完全的弯曲部8在所述示例中为大致U形。在图4a中，所述大致鞍形的发射线圈4进一步包括电连接所述第一不完全的弯曲部和第二不完全的弯曲部4、6的第一纵向部分10。所述第一纵向部分10大体上沿所述校准系统的纵向方向Lc延伸。在图4a中，所述大致鞍形的发射线圈4进一步包括电连接所述第一不完全的弯曲部和第二不完全的弯曲部4、6的第二纵向部分12。所述第二纵向部分12大体上沿所述校准系统的纵向方向Lc延伸。在所述示例中，还有所述第二不完全的弯曲部8在大体上正交于所述纵向方向Lc的平面中延伸。
所述发射线圈4包括用于将所述线圈4连接到信号发生器16（比如，电流源或电压源）上的电气连接装置14a，14b。所述信号发生器16将电能供应给所述发射线圈4，使得所述发射线圈4产生磁场。优选地，所述磁场为变化的磁场（比如，周期性磁场）。所述变化的磁场可具有例如为20和200赫兹之间的频率，例如，具有大约50或60赫兹的频率。
图4b示出了图4a的系统的侧视图。在图4b中，指示所述磁场的局部方向的磁场线F通过虚线图解地指示出。将明白，在所述发射线圈4的中心处及所述发生线圈4的中心处附近，由所述发射线圈产生的磁场大体上垂直于所述铁轨R的纵向方向（在所述示例中为垂直）。
图4a的校准系统进一步包括磁感应检测器18。所述磁感应检测器18被布置为用于测量沿垂直于所述纵向方向的方向定向的磁感应。在所述示例中，所述磁感应检测器18包含接收线圈20。所述接收线圈20被放置在所述铁轨R的上方的所述发射线圈4的中心处或所述发射线圈4的中心处附近。所述接收线圈20因此被布置为用于检测所述铁轨R处附近的垂直感应。所述感应检测器18包括用于将所述感应检测器18连接到接收器24上的电气连接装置22a，22b。所述接收器24确定表示由所述感应检测器18检测到的感应的信号。
在所述示例中，沿所述纵向方向Lc测量的所述发射线圈4的长度Lt大约为1.2米。所述尺寸在所述示例中大约相当于支撑所述铁轨R的轨枕的心到心的距离（heart-to-heart distance）的两倍。这样，所述感应检测器18可被放置为大约在两个轨枕的中间处，而所述第一不完全的弯曲部6和第二不完全的弯曲部8同样被放置为大约在两个（相邻的）轨枕的中间处。因此，所述感应检测器18和所述不完全的弯曲部6，8能够被放置得尽可能远地远离磁性干扰元件（比如，将所述铁轨固定到轨枕上的固定装置）。这提高了横向磁化（和纵向磁化）的测定的精确度。这还使得所述校准系统相对于所述轨枕的定位较不关键。
在所述示例中，所述第一纵向部分10和所述第二纵向部分12在所述铁轨R的半高处或所述铁轨R的半高处附近延伸。这提供了以下优点：磁场在所述铁轨R的上端部分中产生。在所述示例中，所述第一不完全的弯曲部6在大体上正交于所述纵向方向Lc的平面内延伸。在所述示例中，所述铁轨大约16厘米高。因此，大致鞍形的线圈4的高度Ht在所述示例中大约为8厘米。
因此，在所述示例中，所述发射线圈4的长度Lt大约比大致鞍形的发射线圈4的高度Ht大15倍。如图4b所示，这提供了以下优点：大致鞍形的发射线圈4处或大致鞍形的发射线圈4处附近的磁场大体上垂直于所述纵向方向Lc被定向。更通常地，所述发射线圈4的长度Lt比大致鞍形的线圈4的高度Ht大至少4倍。更通常地，沿所述纵向方向Lc测量的发射线圈的长度Lt比沿大体上正交于所述纵向方向测量的大致鞍形的线圈的尺寸大至少4倍。优选地，所述发射线圈的长度Lt比沿大体上正交于所述纵向方向的方向测量的大致鞍形的线圈的尺寸大至少6倍，更优选地，大至少10倍。
在所述示例中，所述磁感应检测器18沿所述纵向方向Lc具有长度Ld，所述长度Ld比所述发射线圈4的长度Lt小至少5倍。因此，所述磁感应检测器18在空间上限于甚至更大体上垂直于所述纵向方向Lc的磁场的一部分。
图4c示出了图4a和图4b的校准系统1的俯视图的示意图。在图4c中，示出了所述磁感应检测器18具有宽度Wd，所述宽度Wd大于所述铁轨R沿所述方向的尺寸WR。因此，沿铁轨的宽度方向对齐所述感应检测器18不是关键的，使得用于测量的校准系统更容易安装。
尽管图4a-4c中未示出，所述校准系统1包括壳体，所述壳体包含所述发生线圈4和所述感应检测器18两者。因此，所述校准系统1可作为统一的整体相对于所述铁轨R被运输并放置。
所述校准系统1还包括处理单元26。所述处理单元26被布置为根据通过所述感应检测器18测量的感应来确定参考值，所述参考值表示沿垂直于所述纵向方向的方向的磁化。所述处理单元26还可被布置为用于控制所述信号发生器16和/或接收器24。图5a示出了根据本发明的测量系统101的一个实施例。
在图5a的示例中，所述测量系统101具有其纵向方向Lc，所述纵向方向Lc与待测量的铁轨（R）的一部分的纵向方向LR对齐。所述测量系统1包括磁场发生器2。参考图4a-4c所描述的，所述磁场发生器2包括大致鞍形的发射线圈4。
图5b示出了图5a的系统的侧视图，所述系统具有相同的大致鞍形的发射线圈4。在图5b中，指示所述磁场的局部方向的磁场线F通过虚线图解地指示出。将明白，在所述发射线圈4的中心处及所述发生线圈4的中心处附近，由所述发射线圈4产生的磁场大体上垂直于所述铁轨R的纵向方向（在所述示例中为垂直）。将明白，在不完全的弯曲部6，8处及不完全的弯曲部6，8处附近，由所述发射线圈4产生的磁场大体上沿所述铁轨的纵向方向LR。
同样如图4a所示，图5a的测量系统包括磁感应检测器18。参考图5a-5c，所述磁感应检测器18还被叫做第一磁感应检测器18。所述第一磁感应检测器18被布置为用于测量沿垂直于所述纵向方向Lc的方向定向的磁感应。在所述示例中，所述第一磁感应检测器18包含接收线圈20。所述接收线圈20被放置在所述铁轨R的上方的所述发射线圈4的中心处或所述发射线圈4的中心处附近。所述接收线圈20因此被布置为用于检测所述铁轨R处附近的垂直感应。所述第一感应检测器18包括用于将所述第一感应检测器18连接到接收器24上的电气连接装置22a，22b。所述接收器24确定表示由所述感应检测器18检测到的感应的信号。
在图5a-5c的示例中，沿所述纵向方向Lc测量的所述发射线圈4的长度Lt大约为1.2米。在所述示例中，所述第一纵向部分10和所述第二纵向部分12在所述铁轨R的半高处或所述铁轨R的半高处附近延伸。在所述示例中，所述第一不完全的弯曲部6在大体上正交于所述纵向方向Lc的平面内延伸。在所述示例中，大致鞍形的线圈4的高度Ht在所述示例中大约为8厘米。
因此，在所述示例中，所述发射线圈4的长度Lt大约比大致鞍形的发射线圈4的高度Ht大15倍。如图4b所示，这提供了以下优点：大致鞍形的发射线圈4处或大致鞍形的发射线圈4处附近的磁场大体上垂直于所述纵向方向Lc被定向。更通常地，所述发射线圈4的长度Lt比大致鞍形的线圈4的高度Ht大至少4倍。更通常地，沿所述纵向方向Lc测量的发射线圈的长度Lt比沿大体上正交于所述纵向方向测量的大致鞍形的线圈的尺寸大至少4倍。优选地，所述发射线圈的长度Lt比沿大体上正交于所述纵向方向的方向测量的大致鞍形的线圈的尺寸大至少6倍，更优选地，大至少10倍。
在所述示例中，所述第一磁感应检测器18沿所述纵向方向Lc具有长度Ld，所述长度Ld比所述发射线圈4的长度Lt小至少5倍。因此，所述磁感应检测器18在空间上限于甚至更大体上垂直于所述纵向方向Lc的磁场的一部分。
所述测量系统101进一步包含第二磁感应检测器。在图5a-5c的示例中，示出了三个所述第二磁感应检测器28，28’，28’’。将明白，所述测量系统可包含一个或多个的这些第二感应检测器。如参考图3b所说明的，所述第二感应检测器可被设计为大致鞍形的接收线圈28。所述大致鞍形的接收线圈28在形状上与所述大致鞍形的发射线圈4类似。在所述示例中，所述接收线圈28被放置为沿所述纵向方向Lc相对于所述发射线圈有偏移。在此，所述接收线圈28可与所述发射线圈4相邻或与所述发射线圈（图5b中示出的28’）相邻。所述第二感应检测器还可被设计为大致环形的接收线圈28’’。所述大致环形的检测器线圈28’’绕所述铁轨R放置。将明白，所述第二感应检测器28，28’，28’’被布置为用于检测所述铁轨R中的纵向感应。
在图5a-5c的示例中，处理单元26被布置为根据通过所述第一感应检测器18测量的并沿垂直于所述纵向方向定向的磁感应来确定参考感应，所述参考感应表示测试下的至少部分的铁轨的无应力情况。所述处理单元26被进一步布置为根据通过所述第一感应检测器18测量的并沿垂直于所述纵向方向定向的磁感应来确定机械应力和所述参考感应。
尽管图5a-5c中未示出，所述测量系统101可包括壳体，所述壳体包含所述发射线圈4、所述感应检测器18和所述第二感应检测器（28，28’和/或28’’）。因此，所述测量系统101可作为统一的整体相对于所述铁轨R被运输并放置。
从上文和从附图中很清楚地看出，在所示的实施例中，所述磁场发生器和所述感应检测器可不受与铁轨的相应部分的机械接触的影响。因此，所述磁场发生器和所述测量系统沿所述铁轨的纵向方向可移动，而所述磁场发生器和所述测量系统不受与所述铁轨的机械摩擦和相关的磨损的影响。
所述系统可被配置为具有可移动装置，所述可移动装置使磁场发生器的至少一部分和感应检测器的至少一部分沿所述铁轨并且可选地在整个所述铁轨上滚动（wheeling），使得所述铁轨的相继部分相继地位于所述磁场中，并且这些相继部分的对它们位于所述磁场中的响应能够被确定。
图6a和图6b以及图7a和图7b示出了第二感应检测器（即一个弯曲部）的多个部分或第二磁感应检测器28’’（同样为一个弯曲部的多个部分）的多个部分的示例，所述第二磁感应检测器28’’沿预定路径大体上沿铁轨的相应部分的纵向方向可移动。在此，所述第二感应检测器的这些部分能够被放置在第一相对位置（比如，例如图6a和图7a所示）和至少一个第二相对位置（比如，例如图6b和图7b所示），在所述第一相对位置，所述各个部分可相对于铁轨的一部分R呈现这样的预定位置：铁轨的一部分R能够有效地被包含在用于确定所述铁轨的该部分R中的磁感应的第二感应检测器中。在此，将明确，在所述第一相对位置，所述第二感应检测器具有相对于所述铁轨的相应部分R的预定位置和定向。在所述至少一个第二相对位置，所述各个部分之间的距离使得能够在另一铁轨的一部分处用再一次处于所述第一位置的所述多个部分直接更换所述至少一个弯曲部。关于这一点，“直接”应被理解为意味着弯曲部的缠绕活动不是必要的。还应陈述的是，在所述至少一个第二位置处，所述系统的多个部分沿预定方向的距离大于处于所述第一相对位置处的那些部分之间的距离。换句话说，对于图6a，6b和图7a，7b中所示的弯曲部而言，所述弯曲部能够被放置为使得沿所述铁轨的纵向方向延伸的场能够被测量。所述铁轨与支撑部（比如，轨枕）连接处，所述弯曲部能够被暂时地间断，即，各个部分能够呈现如图6b和6b所示的第二相对位置，以便例如使来自位于所述支撑部S的一侧上的部分R的弯曲部移动至位于所述支撑部S的另一侧上的位置。在图6a，6b和图7a，7b所示的示例中，所述各个部分在所述第一位置和所述至少一个第二位置处相互保持连接。铰链连接部HP确保了：所述连接存在并且所述部分可相互呈现所述第一位置和所述第二位置。如图6a和图7a所示，所述各个部分在所述第一相对位置一起形成了连续的整体，所述整体还可被认为是封闭其自身的整体。如图6b和图7b所示，所述各个部分在所述第二位置形成了被间断的整体。将明确，所述各个部分还能够被可拆卸地连接，使得所述各个部分例如没有在所述第二相对位置处连接。
将明确，在所述示例中，所述测量系统还可被配置为具有用于测量磁感应的可替代的传感器（比如，例如霍尔传感器）。
通常，所述系统还可被布置为存储用于检测机械应力的数据。为此，所述系统可被配置为具有所谓的数据存储器。所述处理单元还可被布置为用于定量地确定所述一部分的铁轨中的机械应力的存在。在此，能够使用由铁轨的被测量部分的磁化和存在于铁轨中的应力之间的预定关系。
本发明绝不限于所示的实施例。
顺便地，本发明包含了：如上文所指示的预定场不一定需要知道。在此，预定至少应被理解为意味着足够强以引起铁轨的一部分磁化的场。
在前述说明书中，已经参考本发明的实施例的特定的示例对本发明进行了描述。然而，很显然，在不离开如在附加权利要求中所陈述的本发明的广泛的实质和范围的情况下，可以作出各种修改和变形。
在特定的实施例中，磁场发生器被配置为具有较多数量的弯曲部，使得连通的电流可以相对很低。可替代地，可能的是，所述磁场发生器被配置为具有较少数量的弯曲部（例如，一个或两个弯曲部），因为这提供了以下优点：所述磁场发生器能够被简单地配置在所述铁轨的相应部分处。
已发现，压力每增加100兆帕，铁轨的可磁化性就会减少大约8%。顺便地，测量的灵敏度取决于铁轨的类型。
在图4a-4c的示例中，所述发射线圈4和所述感应检测器18成为整体装置的一部分。将明确，可能的是，所述发射线圈4和所述感应检测器18被包含在相互分离的装置中。
在图5a-5c的示例中，一个发射线圈4被用于产生沿所述纵向方向的磁场和沿所述横向方向的磁场。将明确，还可能使用分离的发射线圈，一个发射线圈用来产生沿所述纵向方向的磁场，并且另一个发射线圈用来产生沿所述横向方向的磁场。在图5a-5c的示例中，所述第一感应检测器和第二感应检测器成为整体装置的一部分。将明确，还可能提供第一装置和第二装置，所述第一装置包含用于产生横向磁场的第一磁场发生器和用于测量所述横向感应的第一感应检测器，所述第二装置包含用于产生纵向磁场的第二磁场发生器和用于测量纵向感应的第二感应检测器。
将明白，所述处理单元26、信号发生器16和接收器24能够被实施为可能包含软件编码部分的专用的电路。所述处理单元26、信号发生器16和接收器24还能够被实施为在比如计算机的可编程装置上执行并且例如在比如计算机的可编程装置的存储器中存储的软件编码部分。
然而，还可能有其它的修改、变形和替代选择。因此，说明书、附图和示例会被认为是说明而不是限制性的观念。
在权利要求中，任何被放置在括号内的附图标记将不会被理解为限制权利要求。词语“包括”不排除出现那些被列在权利要求以外的其它特征和步骤。此外，词语“一（a）”和“一（an）”将不会被理解为限于“仅一个”，但是反而被用于指“至少一个”，并且不排除多个。某些措施被叙述在相互不同的权利要求中的不争事实不会表明这些措施的组合不能有益于使用。

Claims (48)

1.用于测量铁轨的至少一部分的可磁化性的校准系统，所述校准系统与一测量系统结合，所述系统被布置为在使用中具有纵向方向，所述纵向方向与所述铁轨的至少一部分的纵向方向对齐，所述校准系统被配置为具有：
第一磁场发生器，所述第一磁场发生器产生沿垂直于纵向方向的方向的至少一个预定的变化的磁场，所述第一磁场发生器包括大致鞍形的发射线圈，所述发射线圈被布置为在使用中部分地绕所述铁轨放置并且在使用中在所述铁轨的两侧大体上沿所述铁轨的纵向方向延伸，以及
第一磁感应检测器，所述第一磁感应检测器被布置为用于测量沿垂直于所述纵向方向的方向定向的磁感应，
其中，所述发射线圈沿所述纵向方向测量的长度比所述大致鞍形的线圈的沿大体上正交于所述纵向方向的方向测量的尺寸大至少4倍，
所述测量系统包含：
第二磁场发生器，所述第二磁场发生器产生沿所述纵向方向的至少一个预定的变化的磁场；
第二磁感应检测器，所述第二磁感应检测器被布置为用于测量沿所述纵向方向定向的磁感应；以及
处理单元，所述处理单元被布置为用于：
根据测量到的沿垂直于所述纵向方向的方向定向的磁感应来确定参考感应，所述参考感应表示测试下的所述铁轨的至少一部分没有应力的情况；以及
根据测量到的沿所述纵向方向定向的磁感应和所述参考感应来确定沿铁轨的纵向方向的机械应力。
2.根据权利要求1所述的校准系统，其中，所述铁轨用于引导运输装置。
3.根据权利要求1所述的校准系统，其中，所述第一磁感应检测器沿所述纵向方向具有的尺寸比所述发射线圈的长度小至少5倍。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的校准系统，其中，所述第一磁感应检测器包括接收线圈。
5.根据权利要求3所述的校准系统，其中，所述第一磁感应检测器沿正交于所述纵向方向的方向具有的尺寸大于所述铁轨沿该方向的尺寸。
6.根据权利要求1所述的校准系统，其中，所述发射线圈的长度大于相邻的铁轨轨枕的心到心的距离。
7.根据权利要求6所述的校准系统，其中，所述发射线圈的长度比相邻的铁轨轨枕的心到心的距离大至少2倍。
8.根据权利要求1所述的校准系统，其中，所述大致鞍形的发射线圈包括第一不完全的大致U形的导电的弯曲部、第二不完全的大致U形的导电的弯曲部以及第一纵向部分和第二纵向部分，所述第一不完全的大致U形的导电的弯曲部被布置为部分地绕所述铁轨放置，所述第二不完全的大致U形的导电的弯曲部被布置为部分地绕所述铁轨放置，所述第一纵向部分和第二纵向部分在使用中在铁轨的两侧上大体上沿所述校准系统的纵向方向延伸。
9.根据权利要求8所述的校准系统，其中，所述大致鞍形的发射线圈被布置为使得在使用中所述第一纵向部分和/或第二纵向部分在所述铁轨的半高处或所述铁轨的半高处附近延伸。
10.根据权利要求8或9所述的校准系统，其中，所述第一不完全的大致U形的导电的弯曲部和第二不完全的大致U形的导电的弯曲部中的每个各自在其自身的大体上正交于所述纵向方向的平面内延伸。
11.根据权利要求8或9所述的校准系统，其中，在使用中沿竖直方向测量的所述第一不完全的大致U形的导电的弯曲部和/或第二不完全的大致U形的导电的弯曲部的高度比所述发射线圈的长度小至少4倍。
12.根据权利要求1所述的校准系统，其中，所述第一感应检测器被布置为使得在使用中所述第一感应检测器被放置在所述铁轨的上方的所述发射线圈的中心处或所述发射线圈的中心处附近。
13.根据权利要求1所述的校准系统，包括壳体，所述壳体包含所述发射线圈和所述第一感应检测器两者。
14.用于校正和测量铁轨的至少一部分中的机械应力的测量系统，所述校正和测量根据铁轨的相应部分的可磁化性来进行，
所述测量系统被布置为在使用中具有纵向方向，所述纵向方向与所述铁轨的至少一部分的纵向方向对齐，
所述测量系统包含：
第一磁场发生器，所述第一磁场发生器产生沿垂直于所述纵向方向的方向的至少一个预定的变化的磁场；
第一磁感应检测器，所述第一磁感应检测器被布置为用于测量沿垂直于所述纵向方向的方向定向的磁感应；
第二磁场发生器，所述第二磁场发生器产生沿所述纵向方向的至少一个预定的变化的磁场；
第二磁感应检测器，所述第二磁感应检测器被布置为用于测量沿所述纵向方向定向的磁感应；以及
处理单元，所述处理单元被布置为用于：
根据测量到的沿垂直于所述纵向方向的方向定向的磁感应来确定参考感应，所述参考感应表示测试下的所述铁轨的至少一部分没有应力的情况；以及
根据测量到的沿所述纵向方向定向的磁感应和所述参考感应来确定沿铁轨的纵向方向的机械应力。
15.根据权利要求14所述的测量系统，其中，所述铁轨用于引导运输装置。
16.根据权利要求14所述的测量系统，其中，所述第一磁场发生器和所述第二磁场发生器是同一个。
17.根据权利要求14所述的测量系统，其中，所述第一磁场发生器包括大致鞍形的发射线圈，所述发射线圈被布置为在使用中部分地绕铁轨放置并且在使用中在铁轨的两侧大体上沿铁轨的纵向方向延伸。
18.根据权利要求14所述的测量系统，其中，所述第二磁场发生器包括大致鞍形的发射线圈，所述发射线圈被布置为在使用中部分地绕铁轨放置并且在使用中在铁轨的两侧大体上沿铁轨的纵向方向延伸。
19.根据权利要求17或18所述的测量系统，其中，所述发射线圈沿所述纵向方向的长度比所述大致鞍形的线圈的沿大体上正交于所述纵向方向的方向测量的的尺寸大至少4倍。
20.根据权利要求17或18所述的测量系统，其中，所述大致鞍形的发射线圈包括第一不完全的大致U形的导电的弯曲部、第二不完全的大致U形的导电的弯曲部以及第一纵向部分和第二纵向部分，所述第一不完全的大致U形的导电的弯曲部被布置为部分地绕所述铁轨放置，所述第二不完全的大致U形的导电的弯曲部被布置为部分地绕所述铁轨放置，所述第一纵向部分和第二纵向部分在使用中在铁轨的两侧上大体上沿所述校准系统的纵向方向延伸。
21.根据权利要求20所述的测量系统，其中，所述大致鞍形的发射线圈被布置为使得在使用中所述第一纵向部分和/或第二纵向部分在所述铁轨的半高处或所述铁轨的半高处附近延伸。
22.根据权利要求20所述的测量系统，其中，所述第一不完全的大致U形的导电的弯曲部和第二不完全的大致U形的导电的弯曲部中的每个各自在其自身的大体上正交于所述纵向方向的平面内延伸。
23.根据权利要求20所述的测量系统，其中，在使用中沿竖直方向测量的所述第一不完全的大致U形的导电的弯曲部和/或第二不完全的大致U形的导电的弯曲部的高度比所述发射线圈的长度小至少4倍。
24.根据权利要求14所述的测量系统，其中，所述第一磁感应检测器沿所述纵向方向具有的尺寸比所述发射线圈的长度小至少5倍。
25.根据权利要求14所述的测量系统，其中，所述磁感应检测器包括接收线圈。
26.根据权利要求14所述的测量系统，其中，所述第一磁感应检测器沿正交于所述纵向方向的方向具有的尺寸大于所述铁轨沿该方向的尺寸。
27.根据权利要求17所述的测量系统，其中，所述发射线圈的长度大于相邻的铁轨轨枕的心到心的距离。
28.根据权利要求27所述的测量系统，其中，所述发射线圈的长度比相邻的铁轨轨枕的心到心的距离大至少2倍。
29.根据权利要求14所述的测量系统，其中，所述第一感应检测器被布置为使得在使用中所述第一感应检测器被放置在所述铁轨的上方的所述发射线圈的中心处或所述发射线圈的中心处附近。
30.根据权利要求14所述的测量系统，包括壳体，所述壳体包含所述发射线圈和所述第一感应检测器两者。
31.根据权利要求14所述的测量系统，其中，所述第二感应检测器包括测量线圈，所述测量线圈包含至少一个导电的弯曲部，该弯曲部被布置为能够至少部分地绕所述铁轨放置。
32.根据权利要求31所述的测量系统，其中，所述第二感应检测器的至少一个弯曲部被布置为能够绕所述铁轨放置。
33.根据权利要求31或32所述的测量系统，其中，所述第二感应检测器的弯曲部的至少一部分包括导电的板部件。
34.根据权利要求14所述的测量系统，其中，所述校准系统和/或测量系统沿预定路径大体上沿铁轨的纵向方向可移动，使得所述铁轨的相继部分相继地处于所述磁场中，并且这些相继部分的对它们位于所述磁场中的响应能够被测量。
35.根据权利要求14所述的测量系统，其中，所述第二感应检测器的至少一个弯曲部的多个部分可被放置在第一相对位置和至少一个第二相对位置处；其中，在所述第一相对位置，所述多个部分能够相对于铁轨的一部分呈现这样的预定位置：使得该铁轨的一部分能够被有效地包含在预定磁场内；并且其中，在所述至少一个第二相对位置，能够在另一铁轨的一部分处用再一次处于所述第一相对位置的所述多个部分直接更换所述至少一个弯曲部。
36.根据权利要求35所述的测量系统，其中，所述第二感应检测器的所述至少一个弯曲部的各个部分在所述第一相对位置和所述至少一个第二相对位置均保持相互连接。
37.根据权利要求36所述的测量系统，其中，所述第二感应检测器的所述至少一个弯曲部包括铰链连接部。
38.根据权利要求35至37中的任一项所述的测量系统，其中，所述第二感应检测器的所述至少一个弯曲部的各个部分在所述第一相对位置一起形成连续的整体，并且在所述至少一个第二相对位置形成间断的整体。
39.根据权利要求14并从属于权利要求31所述的测量系统，其中，所述测量线圈的多个部分被放置在第一相对位置和至少一个第二相对位置，其中，在所述第一相对位置，所述多个部分相对于所述铁轨的一部分呈现预定位置，并且其中，在所述至少一个第二相对位置，沿预定方向，所述测量系统的所述多个部分之间的距离大于处于所述第一相对位置的这些部分之间的距离。
40.根据权利要求39所述的测量系统，其中，所述测量线圈的各个部分在所述第一相对位置和所述至少一个第二相对位置均保持相互连接。
41.根据权利要求40所述的测量系统，其中，所述测量线圈包括铰链连接部。
42.根据权利要求39至41中的任一项所述的测量系统，其中，所述测量线圈的各个部分在所述第一相对位置一起形成连续的整体，并且在所述至少一个第二相对位置形成间断的整体。
43.用于测量铁轨的至少一部分沿垂直于所述铁轨的至少一部分的纵向方向的方向的可磁化性的方法，所述方法包括以下步骤：
部分地绕所述铁轨放置大致鞍形的发射线圈，以便在所述铁轨的两侧上大体上沿所述铁轨的纵向方向延伸，
使用产生至少一个预定的变化的磁场的所述发射线圈，其中，所述发射线圈沿所述纵向方向测量的长度比所述大致鞍形的线圈的沿大体上正交于所述纵向方向的方向测量的尺寸大至少4倍，以便使得所述发射线圈的中心处或所述发射线圈的中心处附近的磁场大体上沿垂直于所述铁轨的至少一部分的纵向方向的方向定向，
将磁感应检测器布置为与所述铁轨相邻且处于所述发射线圈的中心处或所述发射线圈的中心处附近，以及
使用所述磁感应检测器来测量沿垂直于所述铁轨的纵向方向的方向定向的磁感应。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述铁轨用于引导运输装置。
45.根据权利要求43所述的方法，包含使用根据权利要求1至13中的任一项所述的校准系统。
46.一种至少检测铁轨的至少一部分中的机械应力的方法，所述检测根据铁轨的相应部分的可磁化性来进行，其中所述方法包括：
根据权利要求43或44所述的方法中的测量沿垂直于铁轨的纵向方向的方向定向的磁感应的步骤，以及
产生沿所述铁轨的纵向方向的至少一个预定的变化的磁场，使得铁轨的相应部分位于该磁场中；以及
提供磁感应检测器，所述磁感应检测器用于在产生沿铁轨的纵向方向的磁场的位置处或附近测量沿所述铁轨的纵向方向的磁感应，
测量沿所述纵向方向的磁感应，以及
根据测量到的沿垂直于所述铁轨的纵向方向的方向定向的磁感应和沿铁轨的纵向方向的磁感应来确定机械应力。
47.根据权利要求46所述的方法，其中，所述铁轨用于引导运输装置。
48.根据权利要求46所述的方法，包含使用根据权利要求14至42中的任一项所述的测量系统。
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