CN106383169A - 实时钢轨断裂检测系统 - Google Patents

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陈志远
王盛杰
苏辉
叶剑鸣
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Abstract

实时钢轨断裂检测系统，它涉及钢轨检测设备技术领域；它包含第一钢轨、第二钢轨、第一超声波发射器、第二超声波发射器、超声波接收器；所述的第一钢轨与第二钢轨左右并列连接，第一钢轨与第二钢轨连接处的轨腰一侧设置有超声波接收器；所述的第一钢轨的轨腰一侧有第一超声波发射器，第二钢轨的轨腰一侧设置有第二超声波发射器。本发明所述的实时钢轨断裂检测系统，与传统单一波形的能量集中式超声检测方法相比，具有检测频率相对较低、传播距离远、检测距离长等特点，本发明具有结构简单、设置合理、制作成本低等优点。

Description

实时钢轨断裂检测系统
技术领域
本发明涉及钢轨检测设备技术领域，具体涉及实时钢轨断裂检测系统。
背景技术
在我国的交通运输行业中，铁路运输发挥着不可替代的作用。为保证铁路运输的安全、快速，除了对钢轨高平直度、高热处理强度和高精度的要求外，对钢轨的表面质量也提出了更为严格的要求。而表面缺陷则是衡量钢轨表面质量的一个重要技术指标，也是保证铁路运行安全的重要保障。
随着我国铁路向客运高速化、货运重载化方向发展,对轨道结构的完整性提出了更高的要求，铁路运输安全保障工作的重要性越来越高。
钢轨作为轨道结构的基本组成部分必须为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动表面,铁路运营线上如果出现钢轨断裂就有可能造成列车出轨、倾覆等重大行车安全事故。因此,必须及时检测并发现钢轨中存在的裂纹或断裂,确保铁路运输的安全和畅通。
目前我国主要采用钢轨探小伤车定期在轨道上检查、人工巡轨以及使用轨道电路进行断轨检测。其中钢轨探伤小车检测速度慢，占用轨道天窗时间长，且易受工务人员个人经验和责任感影响；而轨道电路受道床参数情况影响较大，在道床阻抗小或长期积水的隧道区段通常采用新式闭塞设备而不安装轨道电路。针对传统断轨检测设备已不能满足新形势下我国铁路高速发展需求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单、设计合理、使用方便的实时钢轨断裂检测系统。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含第一钢轨、第二钢轨、第一超声波发射器、第二超声波发射器、超声波接收器；所述的第一钢轨与第二钢轨左右并列连接，第一钢轨与第二钢轨连接处的轨腰一侧设置有超声波接收器；所述的第一钢轨的轨腰一侧有第一超声波发射器，第二钢轨的轨腰一侧设置有第二超声波发射器。
作为优选，所述的第一超声波发射器和第二超声波发射器采用方形铝基座固定后分别与第一钢轨和第二钢轨固定连接；所述的超声波接收器也采用方形铝基座固定后再与第一钢轨、第二钢轨连接处固定连接。
作为优选，所述的方形铝基座的边长为48~52mm。
本发明操作时，钢轨材料作为固体声传播介质具有良好的声导管特性，当超声波被局限在棒状或管状介质的边界内传播时，边界对超声波产生反复不断的反射传导，这样就形成了由纵波、横波、表面波、兰姆波等基本超声波类型以各种方式组合形成的超声导波。使用超声导波原理进行断轨检测的方案采用两端发射、中间接收的检测方法，安装在钢轨上的两路超声波压电换能器，经由高频振荡信号发生器和功率放大电路驱动后向钢轨中发射超声导波信号，经钢轨传导后在中间由振动接收探头接收,探头将振动信号转换为电信号之后经过计算机分析处理，通过检查在给定窗口时间内能否接收到事先设定的超声波信号，并结合对所获得声波信号的频谱分布和幅值的判断来确定接收端与发射端之间的钢轨完整情况。
采用上述结构后，本发明产生的有益效果为：本发明所述的实时钢轨断裂检测系统，与传统单一波形的能量集中式超声检测方法相比，具有检测频率相对较低、传播距离远、检测距离长等特点，本发明具有结构简单、设置合理、制作成本低等优点。
附图说明
图1是本发明的原理图；
图2是本具体实施方式的安装结构图。
附图标记说明：
第一钢轨1、第二钢轨2、第一超声波发射器3、第二超声波发射器4、超声波接收器5、方形铝基座6。
具体实施方式
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
参看如图1——图2所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含第一钢轨1、第二钢轨2、第一超声波发射器3、第二超声波发射器4、超声波接收器5；所述的第一钢轨1与第二钢轨2左右并列连接，第一钢轨1与第二钢轨2连接处的轨腰一侧设置有超声波接收器5；所述的第一钢轨1的轨腰一侧有第一超声波发射器3，第二钢轨2的轨腰一侧设置有第二超声波发射器4。
作为优选，所述的第一超声波发射器3和第二超声波发射器4采用方形铝基座6固定后分别与第一钢轨1和第二钢轨2固定连接；所述的超声波接收器5也采用方形铝基座6固定后再与第一钢轨1、第二钢轨2连接处固定连接。
作为优选，所述的方形铝基座6的边长为48~52mm。
本具体实施方式操作时，钢轨材料作为固体声传播介质具有良好的声导管特性，当超声波被局限在棒状或管状介质的边界内传播时，边界对超声波产生反复不断的反射传导，这样就形成了由纵波、横波、表面波、兰姆波等基本超声波类型以各种方式组合形成的超声导波。使用超声导波原理进行断轨检测的方案采用两端发射、中间接收的检测方法，安装在钢轨上的两路超声波压电换能器，经由高频振荡信号发生器和功率放大电路驱动后向钢轨中发射超声导波信号，经钢轨传导后在中间由振动接收探头接收,探头将振动信号转换为电信号之后经过计算机分析处理，通过检查在给定窗口时间内能否接收到事先设定的超声波信号，并结合对所获得声波信号的频谱分布和幅值的判断来确定接收端与发射端之间的钢轨完整情况。
本具体实施方式当检测区间内发生钢轨断裂时，如果第二钢轨2发生断轨，断裂处阻断了由第二超声波发射器4传来的超声导波信号，超声波接收器5在一定时间间隔内没有接收到事先设定的超声导波信号，随即发出断轨报警，并将报警信息经由通信电缆传至列控中心，同时记录断轨时间和波形数据。
采用上述结构后，本具体实施方式产生的有益效果为：本具体实施方式所述的实时钢轨断裂检测系统，与传统单一波形的能量集中式超声检测方法相比，具有检测频率相对较低、传播距离远、检测距离长等特点，本具体实施方式具有结构简单、设置合理、制作成本低等优点。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.实时钢轨断裂检测系统，其特征在于：它包含第一钢轨、第二钢轨、第一超声波发射器、第二超声波发射器、超声波接收器；所述的第一钢轨与第二钢轨左右并列连接，第一钢轨与第二钢轨连接处的轨腰一侧设置有超声波接收器；所述的第一钢轨的轨腰一侧有第一超声波发射器，第二钢轨的轨腰一侧设置有第二超声波发射器。
2.根据权利要求1所述的实时钢轨断裂检测系统，其特征在于：所述的第一超声波发射器和第二超声波发射器采用方形铝基座固定后分别与第一钢轨和第二钢轨固定连接；所述的超声波接收器也采用方形铝基座固定后再与第一钢轨、第二钢轨连接处固定连接。
3.根据权利要求2所述的实时钢轨断裂检测系统，其特征在于：所述的方形铝基座的边长为48~52mm。
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