CN104583749A - 列车车轮的检测方法与检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种针对由使用引起的磨损和/或材料缺损而对列车车轮进行检测的方法与装置。本发明的目的在于，就此提供一种技术解决方案，用于可以在短时间内检测不同设计的列车车轮。特别是实现在列车行驶运行中对其进行检测，对整个列车的检测结果可以在行驶期间通过相应的检测设备生成。这一目的可以通过以下方法达到，使行驶中的列车轮对穿过限定空间的磁场，这个磁场通过相应列车所行驶的轨道耦合。为此投入使用一个装置，此装置在轨道(2；3)之间设置电磁铁(4；5),在此电磁铁上同时还设置有测量线圈，以用来记录磁通量的变化。

Description

列车车轮的检测方法与检测装置

技术领域

本发明涉及一种针对列车车轮由于使用而造成磨损和/或材料缺损而进行检测的技术解决方案，其中，可以实现在轨道车辆的行驶运动中对轨道车辆上装有的列车车轮的检测。

背景技术

列车车轮有不同的众所周知的设计方式，例如具有热装在轮体上的并能在铁轨上滚动的轮缘或者具有由固体材料所组成的轮盘，其中车轮踏面设计为轮盘整体的部分。无关于哪种具体设计，列车车轮都成为轮轨系统当中高负载的部件并且通过与轨道的接触而不可避免地受到磨损。滚动面由于其与轨头的接触而受到磨损，而轮缘由于其与轨头内侧表面的接触受到磨损，尤其是在轨道曲线处及行驶通过道岔时。除了这些实际应用相关的车轮磨损以外，还可能由于车轮超负荷或者生产过程中的制造缺陷而产生材料缺损。因此，会通过既定的方法(超声波、涡流、X光)对列车车轮手动或半自动化地定期进行材料缺损检验，以确保其继续运行的安全性。由于列车上有许多个轮对，这类检查会导致很长的停车时间并且需要高技能人员的参与以及很大规模的检测技术的投入。就此而言，现有技术水平上，已有各种不同的检测方法为人们所熟知。

DE 693 03 989 T2中说明了一个优先适用于列车车轮制造者的技术解决方案，以用来检测列车车轮的硬度与残余应力：硬度检测通过球压硬度试验来完成，而残余应力检测通过超声波而完成，其中，为了测量技术的实施，需要使用到具有大量支撑以及转移设备的支架装置。

DE 103 52 166 B3涉及一种为了车间而设计的装置，以用来部分自动化地检测安装状态下的列车车轮踏面的表面情况。为此，在检测平台上为一个轮对的两个车轮分别设置一个检测装置。当两个车轮被举起并且处于旋转运动后，通过检测射线对每个车轮的车轮踏面逐步扫描。通过检测射线所得出的检测装置与车轮踏面之间的距离会经由计算机技术用于非圆度以及表面情况的分析。

DE 11 2006 002 123 T5中公开了一个被称为量规探头的装置，此量规探头能以可拆卸的方式安装在列车车轮上并且对应于多个用于测量列车车轮的典型几何形状部件的传感器，例如轮缘高度传感器和轮缘厚度传感器。这个量规探头与控制及分析装置处于有效连接。

DE 199 24 781 A1中说明了另一个用于检测装在轨道车辆上的车轮的技术解决方案。为此，使列车以低速行驶过试验路段。首先，借由线性驱动装置将平行于试验路段的导轨上的检验探测器调整为列车的行驶速度，随后使检验探测器与列车车轮接触。

DE 199 43 744 B4公开了一个类似的解决方案，其中，列车为了例行检查而在检修间内的检测轨道上行驶时，优选通过多个探头对轮缘与压边圈进行检查。

尽管已有大量熟知的用于列车车轮检查的技术解决方案，进一步开发的需求却仍然存在。特别是鉴于持续增长的对于可靠且高效的自动化检测技术的需求这一事实。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种技术解决方案，以用于在短时间内以可接受的成本对不同实施类型的列车车轮的受磨损部件或部件的一部分就其可能的损伤进行检测。特别是，应该实现对行驶过程中的列车车轮的检测，通过对应的检测装置可以生成对行驶过程中的整辆列车的检测结果。此外，应该保证在检测过程中可以探测出不同类型的损伤。

这一目的在方法技术方面通过使转动的列车轮对通过有限空间内的磁场来实现，其中，这一磁场通过相应列车所行驶的铁轨耦合。为此，使用到一个装置，此装置在轨道之间设置了电磁铁,在此电磁铁上同时还设计了测量线圈，以用来记录磁通量的变化。其有利的设计方案是从属权利要求的内容，而其技术特征会在实施例中进行进一步说明。

根据本发明，列车车轮材料的检测会通过对转动的受载轮对中穿过的磁通量的分析来实现。为此，准备一个其左、右轨道功能上构成磁体极靴的轨道段。常见设计中的列车车轮包含多个铁磁性钢材构成的部件，特别是一个车轴，两个轮盘，还有可能制动盘和/或多个传动齿轮。从轨道的一边轨道穿过车轮而到达另一边轨道的磁通量通过轮/轨间的赫兹接触面，通过车轴上的轮盘位置以及通过交变载荷并经预先磁化且旋转的材料所引起的所谓的巴克豪森跳变(Barkhausensprünge)而被调制。在完全旋转对称的轮体中所得出的调制信号与在具有奇异性结构的轮体或轮踏面中所得出的调制信号不同。因此，根据车轮现实情况可以得出不同的信号。相应的信号曲线进行分析，分类并且根据其特性而对应于轮对的具体状态。

通过本发明可以在列车行驶的过程中运用一种技术解决方案来证实其所装的列车车轮的材料缺损，其中，基本的问题解决方法包含了通过磁通量变化来对转动中的轮对进行探伤。

附图说明

下文中结合附图来对本发明的实施例进行描述。其中：

图1示出了以横截面图来表现的根据本发明所设计的装置的基本结构；

图2示出了根据图1所示的装置的侧面图。

具体实施方式

在图中所示的装置为检测装在(没有图示的)轨道车辆上的列车车轮的目的而设计。其轮对1在轨道车辆于轨道路段上行驶过程中转动，在这个轨道路段上的左侧轨道2与右侧轨道3之间设置有电磁铁。此电磁铁包含励磁线圈4以及起到检测线圈作用的对磁通量变化进行记录的探伤线圈5。

电磁铁4；5优选由变压器片或者铁素体所组成，以便于保持测量信号中较小的涡流损耗。电磁铁4；5可以设计为不同类型。因此，可以将轨道2和3通过功能上设计为电磁铁的轨枕6来连接，在这个轨枕上也设置测量线圈5来记录磁通量的变化。替代性地，也可以在轨道2和3之间安装没有作为轨枕的支承功能的电磁铁4；5。与具体的实施方式无关地，在轨道2和3之间以及电磁铁4；5之间引入了霍尔元件或者有类似功能的磁场传感器，以便于记录磁通量在时间上的快速变化。

分别由两边轨道2；3所组成的轨节中的轨道段7的长度和数量优选这样选择，即至少两组(例如在同一个转向架上的)相邻近的轮对1能够同时检测。此外，有利的是，轨道段7的长度和数量这样选择，即通过每个轨道段7能够检测到常见列车车轮的一个完整的旋转。只要使用例如四个长度分别为1.1米的轨道段7(这并不被视为对根据发明而设计的方案的限制)就可以满足这一条件。另一个有利的设计方案中可以这样设定：分别通过钼金属板8来将依次连接的轨道段7相互分隔并相互接合。

为了针对使用所造成的磨损和/或材料缺损而对列车车轮进行检测，需使装配下的列车车轮与其相应的轨道车辆处于行驶运动中，其转动方向在图2中通过箭头来表述。在使用根据图1和图2所示的装置时，需使转动的轮对1穿过有限空间内的磁场。这个磁场通过相应列车所行驶的轨道2和3耦合。磁通量在图1中通过环形的箭头所形成的轮廓来表述。由此，可以特别地检测到由于轮轨滚动接触、由于车轮负荷以及由于轮对1内部的材料结构而受影响的测量信号。对此测量信号的分析可以得出关于所检测列车轮对1的使用所造成的磨损或其他材料缺损的结论。

附图标记说明

1 轮对

2 轨道

3 轨道

4 励磁线圈

5 探伤线圈/测量线圈

6 轨枕

7 轨道段

8 钼金属板

Claims (8)

1.一种针对使用引起的磨损和/或材料缺损对列车车轮进行检测的方法，其中，在列车的行驶运动期间，对装在轨道车辆上的列车车轮进行检测，其特征在于，

转动中的列车轮对穿过限定空间内的磁场，所述磁场通过相应列车所行驶的轨道耦合。

2.一种针对使用引起的磨损和/或材料缺损对列车车轮进行检测的装置，其中，在列车的行驶运动期间，根据权利要求1所述，通过使转动的车轮对穿过限定空间内的磁场，来对装在轨道车辆上的列车车轮进行检测，所述磁场通过相应列车所行驶的轨道耦合，其特征在于，

在轨道(2；3)之间设置电磁铁(4；5)，在所述电磁铁上同时设置测量线圈，以用来记录磁通量的变化。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

轨道(2；3)通过设计为电磁铁功能的轨枕(6)来连接，同时在所述轨枕上设置有测量线圈(5)，用来记录磁通量的变化。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

在轨道(2；3)之间以及电磁铁(4；5)之间引入使用霍尔元件或者类似功能的磁场传感器。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

轨道(2；3)之间的电磁铁(4；5)由变压器片或者铁素体组成。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

分别由两个轨道(2；3)所组成的轨节中的轨道段(7)的长度与数量这样选择，即，能够同时检测至少两组相邻近的轮对(1)。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

分别由两个轨道(2；3)所构成的轨节中的轨道段(7)的长度与数量这样选择，即，可以对常见列车车轮的一个完整的旋转面进行检测。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

分别由两个轨道(2；3)所构成的轨节中的依序连接的轨道段(7)分别通过钼金属板(6)而相互分隔并且相互接合。