CN108802194A - 一种基于超声波评估受电弓滑板老化程度的方法 - Google Patents

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吴广宁
杨泽锋
高国强
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郭裕钧
高波
张血琴
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Abstract

本发明公开了一种基于超声波评估受电弓滑板老化程度的方法，用于对受电弓滑板老化程度进行评估，通过测量不同老化程度下受电弓滑板内超声波的传播速度，建立超声波传播速度与受电弓滑板老化程度之间的关系。本发明为受电弓滑板老化程度提供了一种科学、快速的评估方法，解决了目前通过人工目测评估受电弓滑板老化程度带来的不准确性问题，对受电弓滑板老化程度的评估有积极的理论指导意义。

Description

一种基于超声波评估受电弓滑板老化程度的方法
技术领域
本发明涉及弓网在线检测方法，具体涉及一种基于超声波评估受电弓滑板老化程度的方法。
背景技术
在高速电气化铁路系统中，机车通过受电弓从机车上方的接触线取电，作为直接与接触线相接触的受电弓滑板将成为获取电源的关键设备，受电弓滑板能否保持良好的状态，关系到机车是否能够稳定、可靠地从接触线上取电，并直接关系到机车运行的可靠性。列车在高速运行时受电弓滑板受滑动磨损、温度应力和电弧侵蚀的作用，其孔隙率会增大，内部结构会发生变化，对其服役性能造成不良影响，所以需要每隔一段时间对受电弓滑板进行检修和更换。
但是，目前受电弓滑板的检修和更换仅仅依靠人工目测的方法，检修人员根据自身经验对受电弓滑板的老化程度进行判断，这种人工目测检修受电弓滑板的方法检修效果不准确、检修效率低下，容易出现误检、漏检的情况，造成人力物力财力的浪费，甚至会引发铁路安全事故。随着近年来高速铁路的不断发展，这种受电弓滑板老化程度的评估方法已经愈发不适用于现场的检修状况，因此，一种科学、快速的评估受电弓滑板老化程度的方法亟待提出。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题而提供一种快速、科学、准确的基于超声波评估受电弓滑板老化程度的方法。
本发明的目的是这样实现的：一种基于超声波评估受电弓滑板老化程度的方法，用于对受电弓滑板老化程度进行评估，测量不同老化程度下受电弓滑板内超声波的传播速度，建立超声波传播速度与受电弓滑板老化程度之间的关系，包括以下步骤：
选取不同老化程度的受电弓滑板；
测量不同老化程度下受电弓滑板内超声波的传播速度：采用超声波探伤仪进行测量；测量前先在标准试块上对超声波探头(2)性能进行测定和校准，测量时选用甘油作为耦合剂(3)并涂抹至受电弓滑板碳条上表面，将超声波探头(2)置于受电弓滑板碳条上表面，将此时超声波底面回波峰值所对应的横坐标的值t作为超声波在受电弓滑板内的传播时间，测量此时受电弓滑板的碳条厚度H作为受电弓滑板的厚度，根据超声波在受电弓滑板内传播时间公式计算得到超声波在受电弓滑板内的传播速度v；测量受电弓滑板超声波声速时，应对受电弓滑板磨耗磨损剧烈的中间区域进行测量。
本发明所述方法的工作原理为：超声波在材料内传播速度受内部裂纹、孔隙率等影响而不断衰减，由于超声波在空气中传播速度较小，孔隙率越大，会使超声波在材料内的传播速度越小。而列车在高速运行时受电弓滑板受滑动磨损、温度应力和电弧侵蚀的共同作用，其孔隙率增大，整体性能将会呈现老化趋势，因此超声波在受电弓滑板内的传播声速势必与受电弓滑板的老化程度有关。
超声波测量时，超声波从探头发出后以传播速度v到达碳条和铝合金托架的交界面，由超声波传播特性可知，一部分超声波会继续向下传播，另一部分超声波则会反射回到探头，根据超声波在受电弓滑板内传播时间公式计算得到超声波在受电弓滑板内的传播速度v。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种基于超声波的受电弓滑板性能老化程度的评估方法，通过测量在受电弓滑板内超声波的传播声速，能够对受电弓滑板的老化程度进行评估，本发明具有操作简单、精确度高、实用性强等特点，解决了目前通过人工目测评估受电弓滑板老化程度带来的不准确性问题，为受电弓滑板老化程度提供了一种科学、快速的评估方法。
附图说明
图1为本发明所述受电弓滑板内超声波传播原理图。
图1a是图1所示超声波传播时的传播时间s与超声波声压Pa的关系图。
图2为本发明所述取自现场的三条待测受电弓滑板A、B、C图像及其对应部分放大图像。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
1)选取三条在现场磨耗程度不同的受电弓碳滑板作为老化程度评估对象，如图2所示。
2)分别测量超声波在三条受电弓滑板内的传播速度。选取超声波探伤仪1作为超声波声速测量设备，选用频率、直径合适的超声波探头2用于超声波声速测量。测量前先在标准试块上对超声波探头性能进行测定和校准，测量时选用甘油为耦合剂3并涂抹至受电弓滑板(参见图1，滑板结构：铝合金托架5上面是碳条4)上表面，将超声波探头置于受电弓滑板上表面，根据超声波在受电弓滑板内传播时间公式得到如表1所示超声波传播速度v的测量结果。
表1超声波声速测量结果
3)比较不同老化程度下受电弓滑板的超声波声速。A滑板剩余碳条厚度H最大，其使用时间最长，老化程度最轻，测得超声波在其内部的传播速度最大；B滑板剩余碳条厚度较小，其使用时间较长，老化程度较为严重，测得超声波在其内部的传播速度较小；C滑板剩余碳条厚度最小，其使用时间最长，老化程度最为严重，测得超声波在其内部的传播速度最小。

Claims (3)

1.一种基于超声波评估受电弓滑板老化程度的方法，用于对受电弓滑板老化程度进行评估，其特征在于，测量不同老化程度下受电弓滑板内超声波的传播速度，建立超声波传播速度与受电弓滑板老化程度之间的关系，包括以下步骤：
选取不同老化程度的受电弓滑板；
测量不同老化程度下受电弓滑板内超声波的传播速度：采用超声波探伤仪(1)进行测量；测量前先在标准试块上对超声波探头(2)性能进行测定和校准，测量时选用甘油作为耦合剂(3)并涂抹至受电弓滑板碳条上表面，将超声波探头(2)置于受电弓滑板碳条上表面，将此时超声波底面回波峰值所对应的横坐标的值t作为超声波在受电弓滑板内的传播时间，测量此时受电弓滑板的碳条厚度片作为受电弓滑板的厚度，根据超声波在受电弓滑板内传播时间公式计算得到超声波在受电弓滑板内的传播速度v；测量受电弓滑板超声波声速时，应对受电弓滑板磨耗磨损剧烈的中间区域进行测量。
2.如权利要求1所述的基于超声波评估受电弓滑板老化程度的方法，其特征在于，本方法适用于所有材料类型的受电弓滑板。
3.如权利要求1所述的基于超声波评估受电弓滑板老化程度的方法，其特征在于，所述超声波探头(2)应选用直径合适、频率与受电弓滑板碳条频率相当的超声波探头。
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