CN104267099A - 钢轨探伤动态试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢轨探伤动态试验装置，包括：用于搭载探伤装置的支撑框架，探伤装置设置在支撑框架的上部；沿支撑框架长度方向可活动地设置在支撑框架底部的滑动平台，滑动平台位于探伤装置的下方；设置在滑动平台上的钢轨试块，钢轨试块位于探伤装置的下方，钢轨试块能在滑动平台的带动下，沿支撑框架的长度方向，并相对于探伤装置移动，钢轨试块用于提供钢轨的各种伤损模拟；辅助装置，包括耦合水喷射装置，耦合水喷射装置为钢轨试块与探伤装置的探轮之间的接触面提供耦合水。本发明装置能够为钢轨探伤作业动态地提供全方位的伤损试验环境，操作简便、设置灵活，受环境影响小、适应性强。

Description

钢轨探伤动态试验装置

技术领域

本发明涉及探伤技术领域，尤其是涉及一种应用于铁路工程领域的钢轨探伤动态试验装置。

背景技术

超声波探伤是检测技术领域应用最广泛一种探伤方式，无损检测设备的开发和试验，都离不开被检测的对象。超声波钢轨探伤作业的主要功能就是检测钢轨本身存在的伤损，例如：钢轨轨头部的核伤、垂直劈裂、轨腰部的螺栓孔裂纹、轨底月牙型伤损，以及各种焊接、疲劳所致的伤损等。因此，如何集中、完整、全面地提供这些伤损检测对象，是超声波无损检测的重要一环。国内有很多模具厂家提供多种伤损试块，然而这些伤损试块都有一个共同的特点，就是均只能进行静态测试，而不能提供动态测试。目前，应用于铁路工程领域的超声波探伤设备主要有：探伤仪和钢轨探伤车。其中，钢轨探伤车探伤作业采用的是6探轮30通道的轮式传感器检测方式，在框架组成上沿垂直于钢轨探伤车运行方向的两侧各并排设置3个探轮。在国内，钢轨超声波探伤调试与标定的主要手段就是建设一条钢轨伤损试验线，在钢轨伤损试验线上模拟各种钢轨伤损。其中，在现有技术中，与本发明相关的技术方案主有钢轨伤损标定线和圆盘钢轨试验装置。

(1)钢轨伤损标定线方式是在非正线上利用一段不经常使用的相对较直的铁路线，它由加速段和测试段两部分组成。其中，加速段的距离在4～6公里，测试段采用10根12.5米的预制各种伤损的钢轨组成。其主要特点是：采用“车动轨不动”的测试方式，接近真实的测试环境，具有加速段，测试区间较长，适合高速测试和专用标定。其缺点是：需要专用线路，对线路长度有要求，钢轨更换不方便，不利用集成在实验室中。此外，该方式的成本很高，使用易受铁路调度的影响。

(2)圆盘钢轨试验装置是利用一个环形装置，装置边缘为模拟的钢轨，在其上设置有各种伤损，测试时装置沿中心旋转，如附图1所示。圆盘钢轨试验装置包括环形钢轨201、钢轨固定支架202、传动电机203、减速传动装置204、环形保护墙205、耦合水喷嘴206、探轮单元207、排水装置208、耦合水源209和供电及保护装置210。其主要特点是：采用“轨动车不动”的测试方式，能达到一定速度，也能在其上设置一定量的伤损。其缺点是：圆形钢轨跟实际使用的钢轨有较大的不同，易受条件约束。由于圆形钢轨不能设计得很大，在实际使用不可能存在如此小曲线半径的钢轨，这种损伤设置方式跟实际检测的伤损对象有较大差距，并且也不利于安装检测设备。

因此，研制一种能够为钢轨探伤作业动态地提供全方位的伤损试验环境，同时操作简便、设置灵活，受环境影响小、适应性强、成本低廉的钢轨探伤动态试验装置成为目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钢轨探伤动态试验装置，能够为钢轨探伤作业动态地提供全方位的伤损试验环境。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种钢轨探伤动态试验装置的技术实现方案，钢轨探伤动态试验装置，包括：

用于搭载探伤装置的支撑框架，所述探伤装置设置在所述支撑框架的上部；

沿支撑框架长度方向可活动地设置在所述支撑框架底部的滑动平台，所述滑动平台位于所述探伤装置的下方；

设置在所述滑动平台上的钢轨试块，所述钢轨试块位于所述探伤装置的下方，所述钢轨试块能在所述滑动平台的带动下，沿所述支撑框架的长度方向，并相对于所述探伤装置移动，所述钢轨试块用于提供钢轨的各种伤损模拟；

辅助装置，包括耦合水喷射装置，所述耦合水喷射装置为所述钢轨试块与所述探伤装置的探轮之间的接触面提供耦合水。

优选的，所述支撑框架包括底部框架、支撑调节架、固定座和高度调节螺杆。所述底部框架采用日字形框架结构，所述支撑调节架位于所述底部框架长度方向的两侧中部。所述固定座设置在所述支撑调节架的顶部，用于固定所述探伤装置。所述高度调节螺杆用于调节所述固定座与支撑调节架之间的相对高度。

优选的，所述滑动平台包括承托槽、滑轨、弹簧止挡和钢轨锁定装置。所述滑轨设置于所述底部框架沿长度方向的一侧，所述承托槽的下部设置有固定滑槽，所述承托槽通过固定滑槽可活动地设置在所述滑轨上。所述钢轨试块通过所述钢轨锁定装置固定在所述承托槽中，所述弹簧止挡设置在所述底部框架沿长度方向的两端，并位于所述滑轨的两端，对所述承托槽的移动进行限位。

优选的，所述滑动平台还包括扶手，所述扶手设置在所述承托槽的任意一端或两端，操作人员通过所述扶手推动所述承托槽沿所述滑轨往复运动，从而使得所述承托槽中的钢轨试块相对于所述探伤装置往复运动。

优选的，所述辅助装置包括速度测量装置，所述速度测量装置设置在所述底部框架上。所述速度测量装置包括转速盘、变速齿轮、测速固定座和速度编码器。所述转速盘、变速齿轮和速度编码器均设置在所述测速固定座上，所述转速盘与所述承托槽的侧部可活动地接触，将所述承托槽的移动转换为所述转速盘的转动。所述变速齿轮与所述转速盘可活动地接触，将所述转速盘的转动转换为自身的转动，所述速度编码器将所述变速齿轮的转动转化成速度脉冲，并对外输出所述承托槽的移动速度信号。

优选的，所述钢轨试块包括一个以上的试块，所述试块上设置有螺栓孔，所述试块的轨重为43～70kg，所述试块的轨长为1～3m。

优选的，所述钢轨试块上设置有用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口、用于模拟轨腰部位缺陷的轨腰横孔、用于模拟轨头部位缺陷的轨头横孔、用于模拟轨底部位裂纹的轨底锯口中的任意一种或几种伤损。

优选的，所述钢轨试块包括第一试块，所述第一试块上设置有用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口，以及用于模拟轨腰部位缺陷的轨腰横孔。

优选的，所述钢轨试块还包括第二试块，所述第二试块上设置有用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口、用于模拟轨头部位缺陷的轨头横孔，以及用于模拟轨底部位裂纹的轨底锯口。

优选的，所述钢轨试块还包括第三试块，所述第三试块上设置有用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口、用于模拟轨腰部位缺陷的轨腰横孔、用于模拟轨头部位缺陷的轨头横孔，以及用于模拟轨底部位裂纹的轨底锯口。

通过实施上述本发明提供的钢轨探伤动态试验装置的技术方案，具有如下技术效果：

(1)本发明钢轨探伤动态试验装置能够为钢轨探伤作业动态地提供全方位的伤损试验环境，能够提供与专用线路基本一致的钢轨伤损样本，全方位地满足实际情况的需要；

(2)本发明钢轨探伤动态试验装置能够实现“轨动车不动”的测试方式，钢轨试块固定方式灵活，可以任意组合、任意更换检测对象；

(3)本发明钢轨探伤动态试验装置动态装置功能完善可靠、体积小、重量轻、安装方便，受环境影响较小、容易工程化、受人为制约因素小，可建于室外也可建于室内，适合试验研究之用。

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的介绍。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实施例。

图1是现有技术圆盘钢轨试验装置的结构组成示意图；

图2是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式的结构组成示意图；

图3是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式中支撑框架的结构组成示意图；

图4是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式中滑动平台的结构组成示意图；

图5是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式中钢轨试块的结构组成示意图；

图6是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式中速度测量装置的结构示意图；

图7是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式中耦合水喷射装置的结构示意图；

图8是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式中钢轨锁定装置的剖面结构示意图；

图9是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式中探轮装置的结构组成示意图；

图10是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式的剖面结构示意图；

图11是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式的工作原理示意图；

图12是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式中钢轨试块的剖面结构示意图；

图13是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式中第一试块的伤损结构示意图；

图14是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式中第二试块的伤损结构示意图；

图15是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式中第三试块的伤损结构示意图；

图16是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式中第一试块的伤损剖面结构示意图；

图17是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式中第二试块伤损在俯视方向上的剖面结构示意图；

图18是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式中第二试块的伤损剖面结构示意图；

图19是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式中第三试块的伤损剖面结构示意图；

图20是本发明钢轨探伤动态试验装置一种具体实施方式中钢轨试块轨底伤损的剖面结构示意图；

图21是图20中轨底伤损的局部剖面结构示意图；

图中：1-支撑框架，2-滑动平台，3-钢轨试块，4-辅助装置，5-探轮装置，11-底部框架，12-支撑调节架，13-固定座，14-高度调节螺杆，21-承托槽，22-滑轨，23-弹簧止挡，24-扶手，25-钢轨锁定装置，26-固定滑槽，30-螺栓孔，31-第一试块，32-第二试块，33-第三试块，34-轨底伤损，41-速度测量装置，411-转速盘，412-变速齿轮，413-测速固定座，414-速度编码器，42-耦合水喷射装置，421-柔性喷杆，422-球阀，423-喷嘴，424-分水器，51-探轮，52-框架组成，201-环形钢轨，202-钢轨固定支架，203-传动电机，204-减速传动装置，205-环形保护墙，206-耦合水喷嘴，207-探轮单元，208-排水装置，209-耦合水源，210-供电及保护装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图2至附图21所示，给出了本发明钢轨探伤动态试验装置的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如附图2所示，本发明钢轨探伤动态试验装置的具体实施例，包括：

用于搭载探伤装置5的支撑框架1，探伤装置5设置在支撑框架1的上部；

沿支撑框架1长度方向可活动地设置在支撑框架1底部的滑动平台2，滑动平台2位于探伤装置5的下方；

设置在滑动平台2上的钢轨试块3，钢轨试块3位于探伤装置5的下方，钢轨试块3能在滑动平台2的带动下，沿支撑框架1的长度方向，并相对于探伤装置5移动，钢轨试块3用于提供钢轨的各种伤损模拟；

辅助装置4，包括耦合水喷射装置42，耦合水喷射装置42为钢轨试块3与探伤装置5的探轮52之间的接触面提供耦合水。

如附图3所示，支撑框架1进一步包括：底部框架11、支撑调节架12、固定座13和高度调节螺杆14。底部框架11采用日字形框架结构，支撑调节架12位于底部框架11长度方向的两侧中部。固定座13设置在支撑调节架12的顶部，用于固定探伤装置5。如附图9所示，探伤装置5进一步包括探轮51和框架组成52。高度调节螺杆14用于对固定座13与支撑调节架12之间的相对高度进行微调。在如附图所示的本发明具体实施例当中，以在底部框架11的单边设置滑动平台2和钢轨试块3为例对钢轨探伤动态试验装置进行了介绍，本发明装置也可以轻松、灵活地扩展成在底部框架11的双边设置滑动平台2和钢轨试块3的实现方式。

如附图4所示，滑动平台2进一步包括：承托槽21、滑轨22、弹簧止挡23和钢轨锁定装置25。滑轨22设置于底部框架11沿长度方向的一侧，承托槽21的下部设置有固定滑槽26，承托槽21通过固定滑槽26可活动地设置在滑轨22上。如附图8所示，钢轨试块3通过钢轨锁定装置25固定在承托槽21中，弹簧止挡23设置在底部框架11沿长度方向的两端，并位于滑轨22的两端，对承托槽21的移动进行限位。滑动平台2还进一步包括扶手24，扶手24设置在承托槽21的任意一端或两端，操作人员通过扶手24推动承托槽21沿滑轨22往复运动，从而使得承托槽21中的钢轨试块3相对于探伤装置5往复运动。此时，本发明具体实施例描述的钢轨探伤动态试验装置可以实现“轨动车不动”的效果，只需单人即可操作，可以无需动力设备的投入。

如附图6所示，辅助装置4进一步包括：速度测量装置41，速度测量装置41设置在底部框架11上。速度测量装置41进一步包括：转速盘411、变速齿轮412、测速固定座413和速度编码器414。转速盘411、变速齿轮412和速度编码器414均设置在测速固定座413上，转速盘411与承托槽21的侧部可活动地接触，将承托槽21的移动转换为转速盘411的转动。变速齿轮412与转速盘411可活动地接触，将转速盘411的转动转换为自身的转动，速度编码器414将变速齿轮412的转动转化成速度脉冲，并对外输出承托槽21的移动速度信号。如附图7所示，耦合水喷射装置42进一步包括：柔性喷杆421、球阀422、喷嘴423和分水器424。耦合水依次通过分水器424、球阀422、柔性喷杆421和喷嘴423喷射至钢轨试块3的表面，在钢轨试块3的上表面与探伤装置5的探轮51外膜之间的接触面形成水膜。

如附图5和附图12所示，钢轨试块3上进一步设置有用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口、用于模拟轨腰部位缺陷的轨腰横孔、用于模拟轨头部位缺陷的轨头横孔、用于模拟轨底部位裂纹的轨底锯口中的任意一种或几种伤损。

钢轨试块3进一步包括第一试块31，第一试块31上设置有用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口，以及用于模拟轨腰部位缺陷的轨腰横孔。

钢轨试块3还进一步包括第二试块32，第二试块32上设置有用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口、用于模拟轨头部位缺陷的轨头横孔，以及用于模拟轨底部位裂纹的轨底锯口。

钢轨试块3还进一步包括第三试块33，第三试块33上设置有用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口、用于模拟轨腰部位缺陷的轨腰横孔、用于模拟轨头部位缺陷的轨头横孔，以及用于模拟轨底部位裂纹的轨底锯口。

钢轨试块3进一步包括一个以上的试块，试块上设置有螺栓孔30，试块的轨重为43～70kg，试块的轨长为1～3m。

上述第一试块31、第二试块32和第三试块33，以及第一试块31、第二试块32和第三试块33中的人工伤损设置可以任意组合。如附图5所示，为上述第一试块31、第二试块32和第三试块33按顺序组合排列成一条钢轨。

在进行本发明钢轨探伤动态试验装置的具体操作过程中，钢轨试块3固定在滑动平台2上，钢轨试块3的运动就是通过扶手24推动滑动平台2。滑动平台2带动钢轨试块3来回运动，即可实现“轨动车不动”，弹簧止挡23使滑动平台2不至滑出工作界面。同时，通过耦合水喷射装置42喷射耦合水，使钢轨试块3的表面覆盖水膜，超声波信号耦合进入钢轨，从而使超声波探轮动态地从钢轨中获得伤损的回波数据。同时，本发明具体实施例中的另外速度测量装置41能够将钢轨的运动速度进行线性输出。

实施例2：

如附图10所示，基于本发明装置的钢轨探伤动态试验方法的具体实施例，包括以下步骤：

在支撑框架1的上部设置探伤装置5；

在支撑框架1的底部沿长度方向可活动地设置滑动平台2，滑动平台2位于探伤装置5的下方；

在滑动平台2上设置钢轨试块3，钢轨试块3位于探伤装置5的下方，钢轨试块3能在滑动平台2的带动下，沿支撑框架1的长度方向，并相对于探伤装置5移动，钢轨试块3用于提供钢轨的各种伤损模拟；

在支撑框架1上设置辅助装置4，辅助装置4包括耦合水喷射装置42，耦合水喷射装置42为钢轨试块3与探伤装置5的探轮52之间的接触面提供耦合水。

如附图11所示，本发明具体实施例描述的钢轨探伤动态试验装置的上部分为探轮装置5，下部分为钢轨试块3。图中，探轮装置5的下部挂载有三个超声波的探轮51，探轮51通过耦合水密贴钢轨试块3的轨面，钢轨试块3运动带动探轮51的外膜运动，但不改变探轮51内超声波传感器的朝向。一旦钢轨试块3运动就会为上述超声波传感器提供不同的探测区间，从而实现“轨动车不动”的试验方式。其中的车是指探轮装置5，而本发明钢轨探伤动态试验装置就是为了实现“轨动”而设计。

滑动平台2包括承托槽21、滑轨22、弹簧止挡23和扶手24。在支撑框架1底部沿长度方向的一侧设置滑轨22，在承托槽21的下部设置固定滑槽26，承托槽21通过固定滑槽26可活动地固定在滑轨22上，将钢轨试块3固定在承托槽21中。当进行钢轨探伤动态试验时，操作人员通过设置在承托槽21任意一端或两端的扶手24推动承托槽21沿滑轨22往复运动，从而使得承托槽21中的钢轨试块3相对于探伤装置5往复运动。在底部框架11沿长度方向的两端设置弹簧止挡23，弹簧止挡23同时位于滑轨22的两端，对承托槽21的移动进行限位。扶手24用来推动滑动平台2直线运行，双扶手的设计可单人推动，也可双人推动。当然，也可以通过采用机械往复推动的方式使承托槽21沿滑轨22往复运动，从而使得承托槽21中的钢轨试块3相对于探伤装置5往复运动。本发明方法适用于0～12km/h探伤速度的钢轨探伤动态试验。当采用人工推动滑动平台2的方式时，装置能提供0～6km/h探伤速度的钢轨探伤动态试验需要。

在支撑框架1的底部框架11上设置速度测量装置41，速度测量装置41包括转速盘411、变速齿轮412、测速固定座413和速度编码器414。转速盘411与承托槽21的侧部可活动地接触，将承托槽21的移动转换为转速盘411的转动。变速齿轮412与转速盘411可活动地接触，将转速盘411的转动转换为自身的转动，速度编码器414将变速齿轮412的转动转化成速度脉冲，并对外输出承托槽21的移动速度信号，探伤装置5对外输出动态的钢轨伤损回波数据。

钢轨探伤动态试验方法还包括钢轨试块3的制作过程，该过程包括在钢轨试块3上设置用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口、用于模拟轨腰部位缺陷的轨腰横孔、用于模拟轨头部位缺陷的轨头横孔、用于模拟轨底部位裂纹的轨底锯口中的任意一种或几种伤损。

钢轨试块3包括第一试块31，钢轨试块3的制作过程进一步包括在第一试块31上设置用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口，以及用于模拟轨腰部位缺陷的轨腰横孔。

钢轨试块3包括第二试块32，钢轨试块3的制作过程进一步包括在第二试块32上设置用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口、用于模拟轨头部位缺陷的轨头横孔，以及用于模拟轨底部位裂纹的轨底锯口。

钢轨试块3包括第三试块33，钢轨试块3的制作过程进一步包括在第三试块33上设置用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口、用于模拟轨腰部位缺陷的轨腰横孔、用于模拟轨头部位缺陷的轨头横孔，以及用于模拟轨底部位裂纹的轨底锯口。

实施例3：

如附图12、13、14和15所示，本发明方法中钢轨试块的具体实施例，钢轨探伤试验块是在钢轨上设置有用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口、用于模拟轨腰部位缺陷的轨腰横孔、用于模拟轨头部位缺陷的轨头横孔、用于模拟轨底部位裂纹的轨底锯口中的任意一种或几种伤损，形成钢轨试块3。本发明具体实施例描述的钢轨试块3能够提供与专用线路基本一致的伤损样本，用于模拟超声波无损检测的各种钢轨伤损，全方位地满足钢轨探伤实际情况的需要。

钢轨试块3包括第一试块31，第一试块31上设置有用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口，以及用于模拟轨腰部位缺陷的轨腰横孔中的任意一种或两种伤损。

钢轨试块3包括第二试块32，第二试块32上设置有用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口、用于模拟轨头部位缺陷的轨头横孔，以及用于模拟轨底部位裂纹的轨底锯口中的任意一种或几种伤损。

钢轨试块3包括第三试块33，第三试块33上设置有用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口、用于模拟轨腰部位缺陷的轨腰横孔、用于模拟轨头部位缺陷的轨头横孔，以及用于模拟轨底部位裂纹的轨底锯口中的任意一种或几种伤损。

如附图12、13和16所示，第一试块31上设置有螺栓孔30，螺栓孔30包括位于第一试块31的两端，彼此间隔设置的螺栓孔11、螺栓孔12、螺栓孔13、螺栓孔14、螺栓孔15和螺栓孔16。螺栓孔11、螺栓孔12、螺栓孔13位于第一试块31的一端，螺栓孔14、螺栓孔15和螺栓孔16位于第一试块31的另一端。第一试块31的螺栓孔锯口包括以下设置于螺栓孔30的任意一种或多种锯口：

锯口A11：位于螺栓孔11的一象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔11的圆心，锯口的槽深为6～10mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口B13：位于螺栓孔12的三象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔12的圆心，锯口的槽深为6～10mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口B11：位于螺栓孔12的一象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔12的圆心，锯口的槽深为6～10mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口C14：位于螺栓孔13的四象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔13的圆心，锯口的槽深为6～10mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口C12：位于螺栓孔13的二象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔13的圆心，锯口的槽深为6～10mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口F14：位于螺栓孔16的二象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔16的圆心，锯口的槽深为6～10mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

第一试块31的轨腰横孔包括以下间隔设置在第一试块31中部轨腰部位的任意一种或多种横孔：

横孔K11：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，贯穿钢轨的轨腰，孔轴心距钢轨踏面的深度为65～85mm，孔径为1.5～2.5mm；

横孔K12：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，贯穿钢轨的轨腰，孔轴心距钢轨踏面的深度为65～85mm，孔径为2.5～3.5mm；

横孔K13：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，贯穿钢轨的轨腰，孔轴心距钢轨踏面的深度为65～85mm，孔径为4.5～5.5mm；

横孔K14：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，贯穿钢轨的轨腰，孔轴心距钢轨踏面的深度为65～85mm，孔径为7～9mm；

横孔K15：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，贯穿钢轨的轨腰，孔轴心距钢轨踏面的深度为110～140mm，孔径为1.5～2.5mm；

横孔K16：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，贯穿钢轨的轨腰，孔轴心距钢轨踏面的深度为110～140mm，孔径为2.5～3.5mm；

横孔K17：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，贯穿钢轨的轨腰，孔轴心距钢轨踏面的深度为110～140mm，孔径为4.5～5.5mm；

横孔K18：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，贯穿钢轨的轨腰，孔轴心距钢轨踏面的深度为110～140mm，孔径为7～9mm；

横孔K19：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，贯穿钢轨的轨腰，位于螺栓孔14边缘的水平右侧7～9mm，横孔K19与螺栓孔14之间轴心的距离为23～29mm，孔轴心距钢轨踏面的深度为87～107mm，孔径为4.5～5.5mm；

横孔K10：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，贯穿钢轨的轨腰，位于螺栓孔15边缘的水平右侧4.5～5.5mm，横孔K10与螺栓孔15之间轴心的距离为20～26mm，孔轴心距钢轨踏面的深度为87～107mm，孔径为4.5～5.5mm。

如附图12、14、17和18所示，第二试块32上设置有螺栓孔30，螺栓孔30包括位于第二试块32的两端，彼此间隔设置的螺栓孔21、螺栓孔22、螺栓孔23、螺栓孔24、螺栓孔25和螺栓孔26。螺栓孔21、螺栓孔22、螺栓孔23位于第二试块32的一端，螺栓孔24、螺栓孔25和螺栓孔26位于第二试块32的另一端。第二试块32的螺栓孔锯口包括以下设置于螺栓孔30的任意一种或多种锯口：

锯口B23：位于螺栓孔22的三象限，与水平方向成40°～50°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔22的圆心，锯口的槽深为7～9mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口B22：位于螺栓孔22的二象限，与水平方向成40°～50°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔22的圆心，锯口的槽深为7～9mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口A26：位于螺栓孔21边缘的右侧，与水平方向成-5°～5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔21的圆心，锯口的槽深为7～9mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口F25：位于螺栓孔26边缘的左侧，与水平方向成-5°～5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔26的圆心，锯口的槽深为4～6mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口A23：位于螺栓孔21的三象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔21的圆心，锯口的槽深为12～18mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口C21：位于螺栓孔23的一象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔23的圆心，锯口的槽深为7～9mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口C23：位于螺栓孔23的三象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔23的圆心，锯口的槽深为7～9mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口D24：位于螺栓孔24的四象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔24的圆心，锯口的槽深为7～9mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口D22：位于螺栓孔24的二象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔24的圆心，锯口的槽深为7～9mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口F22：位于螺栓孔26的二象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔26的圆心，锯口的槽深为12～18mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

第二试块32的轨头横孔包括以下间隔设置在第二试块32中部轨头部位的任意一种或多种横孔：

横孔AF：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，设置于钢轨的外侧，孔轴心距钢轨踏面的深度为15～21mm，孔深为18～22mm，孔径为4.5～5.5mm；

横孔AG：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，设置于钢轨的内侧，孔轴心距钢轨踏面的深度为15～21mm，孔深为18～22mm，孔径为4.5～5.5mm；

横孔BF：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，设置于钢轨的外侧，孔轴心距钢轨踏面的深度为15～21mm，孔深为30～40mm，孔径为4.5～5.5mm；

横孔BG：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，设置于钢轨的内侧，孔轴心距钢轨踏面的深度为15～21mm，孔深为30～40mm，孔径为4.5～5.5mm；

横孔C：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，设置于钢轨的内侧，孔轴心距钢轨踏面的深度为15～21mm，孔深为50～60mm，孔径为4.5～5.5mm；

横孔L：平行于钢轨的轨底，与钢轨的纵断面成15°～20°夹角，设置于钢轨的内侧，孔轴心距钢轨踏面的深度为15～21mm，孔深为33～42mm，孔径为4.5～5.5mm；

横孔K：平行于钢轨的轨底，与钢轨的纵断面成-15°～-20°夹角，设置于钢轨的内侧，孔轴心距钢轨踏面的深度为15～21mm，孔深为33～42mm，孔径为4.5～5.5mm；

第二试块32的轨底锯口包括以下间隔设置在第二试块32中部轨底部位的任意一种或多种锯口：

锯口G21：设置于钢轨的轨底正中部位，锯口面为直径10～14mm的圆，锯口面垂直于轨底面，并平行于钢轨的横截面，槽深为5～7mm，槽长为10～14mm，槽宽为0.2～0.3mm；

锯口G22：设置于钢轨的轨底正中部位，锯口面为直径8～12mm的圆，锯口面垂直于轨底面，并平行于钢轨的横截面，槽深为3～5mm，槽长为8～11mm，槽宽为0.2～0.3mm；

锯口G23：设置于钢轨的轨底正中部位，锯口面为直径6～10mm的圆，锯口面垂直于轨底面，并平行于钢轨的横截面，槽深为1.5～2.5mm，槽长为6～8mm，槽宽为0.2～0.3mm。

如附图12、15和19所示，第三试块33上设置有螺栓孔30，螺栓孔30包括位于第三试块33的两端，彼此间隔设置的螺栓孔31、螺栓孔32、螺栓孔33、螺栓孔34、螺栓孔35和螺栓孔36。螺栓孔31、螺栓孔32、螺栓孔33位于第三试块33的一端，螺栓孔34、螺栓孔35和螺栓孔36位于第三试块33的另一端。第三试块33的螺栓孔锯口包括以下设置于螺栓孔30的任意一种或多种锯口：

锯口B33：位于螺栓孔32的三象限，与水平方向成40°～50°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔32的圆心，锯口的槽深为7～9mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口B32：位于螺栓孔32的二象限，与水平方向成40°～50°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔32的圆心，锯口的槽深为7～9mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口A36：位于螺栓孔31边缘的右侧，与水平方向成-5°～5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔31的圆心，锯口的槽深为7～9mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口F35：位于螺栓孔36边缘的左侧，与水平方向成-5°～5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔36的圆心，锯口的槽深为4～6mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口A33：位于螺栓孔31的三象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔31的圆心，锯口的槽深为12～18mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口C31：位于螺栓孔33的一象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔33的圆心，锯口的槽深为7～9mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口C33：位于螺栓孔33的三象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔33的圆心，锯口的槽深为7～9mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口D34：位于螺栓孔34的四象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔34的圆心，锯口的槽深为7～9mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口D32：位于螺栓孔34的二象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔34的圆心，锯口的槽深为7～9mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

锯口F32：位于螺栓孔36的二象限，与水平方向成33.5°～41.5°夹角，与垂直方向成47.5°～57.5°夹角，锯口的延伸线通过螺栓孔36的圆心，锯口的槽深为12～18mm，锯口的槽宽为0.3～0.5mm；

第三试块33的轨腰横孔包括以下间隔设置在第三试块33中部轨腰部位的任意一种或多种横孔：

横孔K32：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，贯穿钢轨的轨腰，孔轴心距钢轨踏面的深度为55～65mm，孔径为4.5～5.5mm；

横孔K33：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，贯穿钢轨的轨腰，孔轴心距钢轨踏面的深度为80～100mm，孔径为4.5～5.5mm；

横孔K34：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，贯穿钢轨的轨腰，孔轴心距钢轨踏面的深度为110～130mm，孔径为4.5～5.5mm；

第三试块33的轨头横孔包括以下间隔设置在第三试块33中部轨头部位的任意一种或多种横孔：

横孔K31：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，贯穿钢轨的轨头，孔轴心距钢轨踏面的深度为12～18mm，孔径为4.5～5.5mm；

横孔K35：平行于钢轨的轨底，垂直于钢轨的纵断面，贯穿钢轨的轨头，孔轴心距钢轨踏面的深度为27～33mm，孔径为4.5～5.5mm；

第三试块33的轨底锯口包括以下间隔设置在第三试块33中部轨底部位的任意一种或多种锯口：

锯口G31：设置于钢轨的轨底正中部位，锯口面为直径10～14mm的圆，锯口面垂直于轨底面，并平行于钢轨的横截面，槽深为5～7mm，槽长为10～14mm，槽宽为0.2～0.3mm；

锯口G32：设置于钢轨的轨底正中部位，锯口面为直径8～12mm的圆，锯口面垂直于轨底面，并平行于钢轨的横截面，槽深为3～5mm，槽长为8～11mm，槽宽为0.2～0.3mm；

锯口G33：设置于钢轨的轨底正中部位，锯口面为直径6～10mm的圆，锯口面垂直于轨底面，并平行于钢轨的横截面，槽深为1.5～2.5mm，槽长为5～8mm，槽宽为0.2～0.3mm。

如附图20所示，为钢轨试块3轨底伤损的剖面结构示意图，钢轨试块3轨底的正中位置设置有轨底伤损34，轨底伤损34即为轨底锯口，又称为轨底中心垂直锯口。其中，图中H1所指代的部位为钢轨试块3的轨头部位，H2为轨腰部位，H3为轨底部位。附图21是附图20中轨底伤损34的局部剖面结构参数示意图。

第一试块31、第二试块32和第三试块33的轨重分别为43～70kg。

第一试块31、第二试块32和第三试块33的轨长分别为1～3m。

以上第一试块31、第二试块32和第三试块33，以及第一试块31、第二试块32和第三试块33中的人工伤损均可以任意组合。钢轨上包括螺栓孔锯口、轨腰横孔、轨头横孔，以及轨底锯口在内的一种或几种(两种或三种以上)伤损均采用环氧树脂进行密封。

实施例4：

作为本发明一种较佳的具体实施例，实施例4给出了钢轨试块3的具体工艺参数。需要超声检测的钢轨试块3共包括三个试块，分别是第一试块31、第二试块32和第三试块33，钢轨试块三根，均由1.4米的P60新钢轨加工而成，接头处按照标准尺寸开螺栓孔，所有螺栓孔需倒楞。钢轨的轨面光滑，无波浪磨耗、无剥落掉块、擦伤、鱼鳞伤、焊补层、凹凸不平等缺陷。钢轨母材经超声检测无明显缺陷，轨侧面、轨底面无明显锈蚀及伤痕。螺栓孔的刻线槽(锯口)宽度为0.3～0.5mm，轨底的刻线槽(锯口)宽度为0.2～0.3mm。钢轨断面刻试块信息标识，如：“GTS-T1”、“No：0001”、“加工厂名称”等，钢轨上包括螺栓孔锯口、轨腰横孔、轨头横孔，以及轨底锯口在内的伤损均采用环氧树脂进行密封，具体参数如下附图所述。

每个试块的伤损编号原则为：

(1)每个试块均单独编号为Kmn，m为试块编号，n为伤损编号，附图中从图纸内向外指出的一侧为外侧。

(2)螺栓孔锯口：从左至右的六个螺栓孔分别编号为A、B、C、D、E、F。斜锯口根据所在象限进行编号，右上部位为1象限，右下部位为2象限，左下部位为3象限，左上部位为4象限。左侧横锯口为n5号，右侧横锯口为n6号。

(3)横孔：字母为K，从左至右依次编号为Kn1、Kn2、Kn3等，第二试块32中的轨头横孔按照标定线上的名称进行编号。

(4)底部锯口：字母为G，从左至右依次编号：Gn1、Gn2、Gn3等。

各个试块伤损的详细参数如下所示：

第一试块31的伤损参数

(1)螺栓孔锯口共6个，如下表1所示。

表1第一试块31螺栓孔锯口参数列表

(2)轨腰横孔共10个

表2第一试块31轨腰横孔参数列表

第二试块32的伤损参数

(1)螺栓孔锯口共10个

表3第二试块32螺栓孔锯口参数列表

(2)轨头横孔共7个

表4第二试块32轨头横孔参数列表

(3)轨底中心垂直锯口共3个，模拟轨底裂纹

表5第二试块32轨底锯口参数列表

第三试块33的伤损参数

(1)螺栓孔锯口共10个，参数同第二试块32

表6第三试块33螺栓孔锯口参数列表

(2)轨头及轨腰横孔共5个，同孔径不同深度

表7第三试块33轨头及轨腰横孔参数列表

(3)轨底中心垂直锯口共3个，大小同第二试块32，位置不同

表8第三试块33轨底锯口参数列表

通过实施本发明具体实施例描述的钢轨探伤动态试验装置的技术方案，能够产生如下技术效果：

(1)本发明具体实施例描述的钢轨探伤动态试验装置能够为钢轨探伤作业动态地提供全方位的伤损试验环境，以及与专用线路基本一致的钢轨伤损样本，用于模拟超声波无损检测的各种钢轨伤损，全方位地满足钢轨探伤实际情况的需要；

(2)本发明具体实施例描述的钢轨探伤动态试验装置能够实现“轨动车不动”的测试方式，钢轨试块固定方式灵活，可以任意组合、任意更换检测对象；既具备标定线方式的伤损提供方式，又能够与实际检测情况相符，便于集成在实验室或对场地要求不大的地方，投资成本低、建设周期短；

(3)本发明具体实施例描述的钢轨探伤动态试验装置，具备多通道传感器安装方式，具备超声波检测所需要的耦合装置，速度测量装置等辅助装置，功能完善可靠、体积小、重量轻、安装方便，受环境影响较小、容易工程化、受人为制约因素小，可建于室外也可建于室内，适合试验研究之用。

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。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (10)

1.一种钢轨探伤动态试验装置，其特征在于，包括：

用于搭载探伤装置(5)的支撑框架(1)，所述探伤装置(5)设置在所述支撑框架(1)的上部；

沿支撑框架(1)长度方向可活动地设置在所述支撑框架(1)底部的滑动平台(2)，所述滑动平台(2)位于所述探伤装置(5)的下方；

设置在所述滑动平台(2)上的钢轨试块(3)，所述钢轨试块(3)位于所述探伤装置(5)的下方，所述钢轨试块(3)能在所述滑动平台(2)的带动下，沿所述支撑框架(1)的长度方向，并相对于所述探伤装置(5)移动，所述钢轨试块(3)用于提供钢轨的各种伤损模拟；

辅助装置(4)，包括耦合水喷射装置(42)，所述耦合水喷射装置(42)为所述钢轨试块(3)与所述探伤装置(5)的探轮(52)之间的接触面提供耦合水。

2.根据权利要求1所述的钢轨探伤动态试验装置，其特征在于：所述支撑框架(1)包括底部框架(11)、支撑调节架(12)、固定座(13)和高度调节螺杆(14)；所述底部框架(11)采用日字形框架结构，所述支撑调节架(12)位于所述底部框架(11)长度方向的两侧中部；所述固定座(13)设置在所述支撑调节架(12)的顶部，用于固定所述探伤装置(5)；所述高度调节螺杆(14)用于调节所述固定座(13)与支撑调节架(12)之间的相对高度。

3.根据权利要求2所述的钢轨探伤动态试验装置，其特征在于：所述滑动平台(2)包括承托槽(21)、滑轨(22)、弹簧止挡(23)和钢轨锁定装置(25)；所述滑轨(22)设置于所述底部框架(11)沿长度方向的一侧，所述承托槽(21)的下部设置有固定滑槽(26)，所述承托槽(21)通过固定滑槽(26)可活动地设置在所述滑轨(22)上；所述钢轨试块(3)通过所述钢轨锁定装置(25)固定在所述承托槽(21)中，所述弹簧止挡(23)设置在所述底部框架(11)沿长度方向的两端，并位于所述滑轨(22)的两端，对所述承托槽(21)的移动进行限位。

4.根据权利要求3所述的钢轨探伤动态试验装置，其特征在于：所述滑动平台(2)还包括扶手(24)，所述扶手(24)设置在所述承托槽(21)的任意一端或两端，操作人员通过所述扶手(24)推动所述承托槽(21)沿所述滑轨(22)往复运动，从而使得所述承托槽(21)中的钢轨试块(3)相对于所述探伤装置(5)往复运动。

5.根据权利要求2至4中任一权利要求所述的钢轨探伤动态试验装置，其特征在于：所述辅助装置(4)包括速度测量装置(41)，所述速度测量装置(41)设置在所述底部框架(11)上；所述速度测量装置(41)包括转速盘(411)、变速齿轮(412)、测速固定座(413)和速度编码器(414)；所述转速盘(411)、变速齿轮(412)和速度编码器(414)均设置在所述测速固定座(413)上，所述转速盘(411)与所述承托槽(21)的侧部可活动地接触，将所述承托槽(21)的移动转换为所述转速盘(411)的转动；所述变速齿轮(412)与所述转速盘(411)可活动地接触，将所述转速盘(411)的转动转换为自身的转动，所述速度编码器(414)将所述变速齿轮(412)的转动转化成速度脉冲，并对外输出所述承托槽(21)的移动速度信号。

6.根据权利要求5所述的钢轨探伤动态试验装置，其特征在于：所述钢轨试块(3)包括一个以上的试块，所述试块上设置有螺栓孔(30)，所述试块的轨重为43～70kg，所述试块的轨长为1～3m。

7.根据权利要求1-4、6中任一权利要求所述的钢轨探伤动态试验装置，其特征在于：所述钢轨试块(3)上设置有用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口、用于模拟轨腰部位缺陷的轨腰横孔、用于模拟轨头部位缺陷的轨头横孔、用于模拟轨底部位裂纹的轨底锯口中的任意一种或几种伤损。

8.根据权利要求7所述的钢轨探伤动态试验装置，其特征在于：所述钢轨试块(3)包括第一试块(31)，所述第一试块(31)上设置有用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口，以及用于模拟轨腰部位缺陷的轨腰横孔。

9.根据权利要求8所述的钢轨探伤动态试验装置，其特征在于：所述钢轨试块(3)还包括第二试块(32)，所述第二试块(32)上设置有用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口、用于模拟轨头部位缺陷的轨头横孔，以及用于模拟轨底部位裂纹的轨底锯口。

10.根据权利要求8或9所述的钢轨探伤动态试验装置，其特征在于：所述钢轨试块(3)还包括第三试块(33)，所述第三试块(33)上设置有用于模拟螺栓孔裂纹的螺栓孔锯口、用于模拟轨腰部位缺陷的轨腰横孔、用于模拟轨头部位缺陷的轨头横孔，以及用于模拟轨底部位裂纹的轨底锯口。