CN110626384A - 一种动车组定期在线检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动车组定期在线检测系统，在动车组初级修检修线上设置库内综合检修平台、移动式轮辋轮辐探伤系统、空心/实心车轴探伤设备和便携式轮辋轮辐探伤设备等装置，来共同检测车底全景、关键部件可视、关键部件尺寸测量，轮辋轮辐缺陷‑踏面图像、不圆度、三维测量，实心、空心车轴探伤，便携式缺陷复合等故障进行全面检测，从而保障动车组的安全可靠，实现高铁动车组走行部的安全可靠运行。

Description

一种动车组定期在线检测系统

技术领域

本发明属于动车组维修检测领域，具体涉及一种动车组定期在线检测系统。

背景技术

动车组在结构上具备结构复杂、零部件多、底板高度低、侧面裙板封闭等特点，运行中多为高站台、一站直达、长交路折返运行，并且停站时间短，因此它无法在中途对底板、转向架及裙板的部件状态进行检测和检修。对于运行过程中因为异物击打造成的部件损伤很难及时进行确认和检测，容易造成折返运行的动车组带病运行。尤其是对于时速250公里在有砟轨道上运行的动车组，在高速运行中的更容易引起异物击打底部部件，对继续高速运行造成安全隐患。在高速运行状态下，任何细小、细微的故障都有可能引发重大事故。

国际及国内目前的动车组检测模式，都是在动车组经过一天(或两天)的连续运行后进入各铁路局动车段、动车基地检修库进行一、二级修，检修模式为传统的地沟人工检修，主要检修手段是通过简单工具及手电对关键部件进行查看，此种检修方法效率较低，同时检修效果完全依靠检修工人的经验，对于一些像螺栓松动等渐变性隐藏故障，此种检修方式是无法实现准确发现和处理，使动车组检修不全而、不及时、不准确。随着动车组的高强度使用，各种结构异常会越来越多，只依靠传统的人工检修方式已经无法满足动车组检修需求。

目前，针对动车组关键部件定期在线进行的无损检测，主要是利用声、光、磁和电特性，通过超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测以及涡流检测等手段，在不影响使用性能的前提下，检测关键部件的缺陷，不均匀性，给出大小，位置，性质，数量等信息。

各种检测方法侧重点不同，需要组合使用，共同保证列车关键部件的运行安全。为提高检测结果可靠性，应根据设备材质、制造方法、工作介质、使用条件和失效模式，预计可能产生的缺陷种类、形状、部位和取向，需要选择最适当无损检测方法组合。

动车组高速运行状态下，微小的故障也可能导致巨大的事故。所以动车组高复杂度，凸显传统检测模式的不足，需要有一种全新的定期在线检测手段来提高对动车组结构故障的全面监测。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种动车组定期在线检测系统，在动车组初级修检修线上设置库内综合检修平台、移动式轮辋轮辐探伤系统、空心/实心车轴探伤设备和便携式轮辋轮辐探伤设备等装置，来共同检测车底全景、关键部件可视、关键部件尺寸测量，轮辋轮辐缺陷-踏面图像、不圆度、三维测量，实心、空心车轴探伤，便携式缺陷复合等故障进行全面0/2检测，从而保障动车组的安全可靠，实现高铁动车组走行部的安全可靠运行，本发明同样可适用于其他轨道交通车辆领域，例如地铁车辆。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种动车组定期在线检测系统，其中：

用于对动车组走行部进行定期在线不落轮检测，包括在动车组初级修检修线上设置的库内综合检修平台、移动式轮辋轮辐探伤设备、实心/空心轴探伤设备、便携式轮辋轮辐探伤设备；

所述库内综合检修平台、实心/空心轴探伤设备、移动式轮辋轮辐探伤设备沿钢轨纵向依次前后布置在地沟中，所述便携式轮辋轮辐探伤设备行走于地沟和钢轨外侧的地面上；

所述库内综合检修平台用于对列车车体及走行部进行自动化监视、识别和检测；

所述移动式轮辋轮辐探伤设备用于轮辋轮辐探伤、等效锥度和不圆度检测、踏面图像监视、车轮三维检测；

所述实心/空心轴探伤设备用于车轴内外自动扫查检测；

所述便携式轮辋轮辐探伤设备用于车轮、车轴、牵引连杆、电枢轴的在线探伤和分解探伤，以及对空心车轴的手动探伤扫查。

优选地，所述库内综合检修平台包括地沟检测小车、机器人拍照系统、激光二维成像系统、三维成像系统以及地面操作终端；

所述地沟检测小车搭载有所述机器人拍照系统、激光二维成像系统、三维成像系统，行走于地沟中；

所述地面操作终端设置在地沟外侧的地面上。

优选地，所述库内综合检修平台工作时，所述地沟检测小车移动到走行部下方预定工作位置，所述机器人拍照系统对车底进行实物拍照，所述激光二维成像系统对车底进行激光扫描，所述三维成像系统结合实物拍照和激光扫描、并对走行部进行识别和三维成像、监视，传输至地面操作终端的处理和显示单元。

优选地，所述移动式轮辋轮辐探伤设备包括地沟移动小车、地面随动小车、顶转轮单元、探伤机器手、超声探伤单元；

所述地沟移动小车上搭载有顶转轮单元、探伤机器手、超声探伤单元，行走于地沟中；并接受行走于地沟外侧的地面上的所述地面随动小车的控制；

所述探伤机器手端部设置有多个不同角度的激光光源、面阵相机。

优选地，所述移动式轮辋轮辐探伤设备工作时，所述地沟移动小车移动到车轮下方工作位置，所述顶转轮单元将车轮顶起，并转动车轮，所述探伤机器手移动至工作位置，开启多个不同角度的所述激光光源照射车轮，所述面阵相机采集图像传输至地面随动小车上的数据处理单元。

优选地，所述实心/空心轴探伤设备包括移动式空心轴探伤系统和移动式实心轴探伤系统。

优选地，所述移动式空心轴探伤系统采用非接触油浸式超声探伤方式，检测车轴外表面疲劳裂纹及体积缺陷；

所述移动式实心轴探伤系统利用相控阵超声探伤方式，自动在线检测车轴卸荷槽、轮座、齿轮座、抱轴颈及轴身缺陷，并具有全轴穿透检测功能。

优选地，所述便携式轮辋轮辐探伤设备包括便携式相控阵探伤系统和便携式探伤仪系统。

优选地，所述便携式相控阵探伤系统包括便携式相控阵探伤主机、相控阵超声探头、标准试块、轮辋试块、测试平台及数据分析管理系统；

采用相控阵超声波探伤方式，利用单探头即可实现连续角度范围内的超声波自聚焦扫描，用于车轮、车轴、牵引连杆、电枢轴的在线探伤和分解探伤。

优选地，所述便携式探伤仪系统包括便携式超声分析仪、便携式探伤检测杆、检测随动小车、小型供油泵和接油盘；

采用非接触油浸式超声探伤方式，以空心轴内孔表面为检测面，对全轴进行螺旋扫查，用于检测空心车轴外表面疲劳裂纹和内部材质缺陷，还用于空心车轴超声波自动探伤设备所检缺陷的定量分析判定及空心车轴缺陷的手工探伤扫查。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明的动车组定期在线检测系统，在动车组初级修检修线上设置库内综合检修平台、移动式轮辋轮辐探伤系统、空心/实心车轴探伤设备和便携式轮辋轮辐探伤设备等装置，来共同检测车底全景、关键部件可视、关键部件尺寸测量，轮辋轮辐缺陷-踏面图像、不圆度、三维测量，实心、空心车轴探伤，便携式缺陷复合等故障进行全面0/2检测，从而保障动车组的安全可靠，实现高铁动车组走行部的安全可靠运行，本发明同样可适用于其他轨道交通车辆领域，例如地铁车辆。

2、本发明的动车组定期在线检测系统，实现了对动车运行部件定期在线检测，能够有效监控动车关键部件的质量状况，切实保障动车运行安全。

3、本发明的动车组定期在线检测系统，以人机结合的方式实现全面检和重点检相结合，利用动车组结构规范统一、编组固定、线路运行规律的特点，采用智能机器人、激光检测技术、图像识别、非接触油浸式超声探伤技术和相控阵超声探伤技术，提高了动车组隐蔽故障发现能力和故障产生初期的预警能力，增强了动车组运行的安全防范水平，为杜绝动车组带病运行提供了有效手段。

附图说明

图1是本发明的动车组定期在线检测系统的示意图；

图2是本发明的动车组定期在线检测系统中库内综合检修平台的示意图；

图3是本发明的动车组定期在线检测系统中移动式轮辋轮辐探伤设备的示意图；

图4是本发明的动车组定期在线检测系统中便携式相控阵探伤系统的示意图；

图5是本发明的动车组定期在线检测系统中便携式探伤仪系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

动车组走行部五层综合检测方法及装置，分为车载检测、正线检测、日常动态检测、定期在线检测以及定期落轮检测五个层次。作为本发明的一种较佳实施方式，如图1-5所示，本发明提供一种动车组定期在线检测系统，用于对动车组走行部进行定期在线不落轮检测，包括在动车组初级修检修线上设置的库内综合检修平台1、移动式轮辋轮辐探伤设备2、实心/空心轴探伤设备3、便携式轮辋轮辐探伤设备4。

所述库内综合检修平台1、实心/空心轴探伤设备3、移动式轮辋轮辐探伤设备2沿钢轨纵向依次前后布置在地沟中，所述便携式轮辋轮辐探伤设备4行走于地沟和钢轨外侧的地面上；

所述库内综合检修平台1用于对列车车体及走行部进行自动化监视、识别和检测；

所述移动式轮辋轮辐探伤设备2用于轮辋轮辐探伤、等效锥度和不圆度检测、踏面图像监视、车轮三维检测；

所述实心/空心轴探伤设备3用于车轴内外自动扫查检测；

所述便携式轮辋轮辐探伤设备4用于车轮、车轴、牵引连杆、电枢轴的在线探伤和分解探伤，以及对空心车轴的手动探伤扫查。

本发明的动车组定期在线检测系统，在动车组初级修检修线上设置库内综合检修平台、移动式轮辋轮辐探伤系统、空心/实心车轴探伤设备和便携式轮辋轮辐探伤设备等装置，来共同检测车底全景、关键部件可视、关键部件尺寸测量，轮辋轮辐缺陷-踏面图像、不圆度、三维测量，实心、空心车轴探伤，便携式缺陷复合等故障进行全面0/2检测，从而保障动车组的安全可靠，实现高铁动车组走行部的安全可靠运行，本发明同样可适用于其他轨道交通车辆领域，例如地铁车辆。

如图2所示，所述库内综合检修平台1包括地沟检测小车、机器人拍照系统11、激光二维成像系统12、三维成像系统13以及地面操作终端14；所述地沟检测小车搭载有所述机器人拍照系统11、激光二维成像系统12、三维成像系统13，行走于地沟中；所述地面操作终端14设置在地沟外侧的地面上。

所述库内综合检修平台1工作时，所述地沟检测小车移动到走行部下方预定工作位置，所述机器人拍照系统11对车底进行实物拍照，所述激光二维成像系统12对车底进行激光扫描，所述三维成像系统13结合实物拍照和激光扫描、并对走行部进行识别和三维成像、监视，传输至地面操作终端14的处理和显示单元。采用智能机器人、激光检测技术、图像识别等传感和检测技术，对列车车体及走行部关键部件进行自动化监视、识别和检测，避免大量重复劳动，提高检修效率。专项自动检查与人工检查形成互补，确保检修质量。

如图3所示，所述移动式轮辋轮辐探伤设备2包括地沟移动小车、地面随动小车、顶转轮单元21、探伤机器手22、超声探伤单元、制动盘闸片探伤单元23；所述地沟移动小车上搭载有顶转轮单元21、探伤机器手22、超声探伤单元、制动盘闸片探伤单元23，行走于地沟中；并接受行走于地沟外侧的地面上的所述地面随动小车的控制；所述探伤机器手22端部设置有多个不同角度的激光光源、面阵相机。

所述移动式轮辋轮辐探伤设备2工作时，所述地沟移动小车移动到车轮下方工作位置，所述顶转轮单元21将车轮顶起，并转动车轮，所述探伤机器手22移动至工作位置，开启多个不同角度的所述激光光源照射车轮，所述面阵相机采集图像传输至地面随动小车上的数据处理单元。通过将图像、激光等检测方式整合在系统上，通过探伤机器手的运动进行相应的检测，主要功能包括轮辋轮辐探伤，等效锥度和不圆度检测，踏面图像监视，车轮三维检测等。其检测原理，主要采用基于光栅的三维成像技术，实现整个视场的三维成像。

所述实心/空心轴探伤设备3包括移动式空心轴探伤系统和移动式实心轴探伤系统。

所述移动式空心轴探伤系统采用非接触油浸式超声探伤方式，检测车轴外表面疲劳裂纹及体积缺陷；所述移动式实心轴探伤系统利用相控阵超声探伤方式，自动在线检测车轴卸荷槽、轮座、齿轮座、抱轴颈及轴身缺陷，并具有全轴穿透检测功能。

所述便携式轮辋轮辐探伤设备4包括便携式相控阵探伤系统和便携式探伤仪系统。

如图4所示，所述便携式相控阵探伤系统包括便携式相控阵探伤主机411、相控阵超声探头、标准试块、轮辋试块、测试平台及数据分析管理系统412、专用测试平台413；采用相控阵超声波探伤方式，利用单探头即可实现连续角度范围内的超声波自聚焦扫描，用于车轮、车轴、牵引连杆、电枢轴的在线探伤和分解探伤。集相控阵超声和常规超声技术于一体，用作自动化设备检出缺陷后的复核工具，也可作为相控阵检测工具。

如图5所示，所述便携式探伤仪系统包括便携式超声分析仪421、便携式探伤检测杆422、检测随动小车423、小型供油泵424和接油盘425；采用非接触油浸式超声探伤方式，以空心轴内孔表面为检测面，对全轴进行螺旋扫查，用于检测空心车轴外表面疲劳裂纹和内部材质缺陷，还用于空心车轴超声波自动探伤设备所检缺陷的定量分析判定及空心车轴缺陷的手工探伤扫查。

本发明的动车组定期在线检测系统，实现了对动车运行部件定期在线检测，能够有效监控动车关键部件的质量状况，切实保障动车运行安全。

本发明的动车组定期在线检测系统，以人机结合的方式实现全面检和重点检相结合，利用动车组结构规范统一、编组固定、线路运行规律的特点，采用智能机器人、激光检测技术、图像识别、非接触油浸式超声探伤技术和相控阵超声探伤技术，提高了动车组隐蔽故障发现能力和故障产生初期的预警能力，增强了动车组运行的安全防范水平，为杜绝动车组带病运行提供了有效手段。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动车组定期在线检测系统，其特征在于：

用于对动车组走行部进行定期在线不落轮检测，包括在动车组初级修检修线上设置的库内综合检修平台(1)、移动式轮辋轮辐探伤设备(2)、实心/空心轴探伤设备(3)、便携式轮辋轮辐探伤设备(4)；

所述库内综合检修平台(1)、实心/空心轴探伤设备(3)、移动式轮辋轮辐探伤设备(2)沿钢轨纵向依次前后布置在地沟中，所述便携式轮辋轮辐探伤设备(4)行走于地沟和钢轨外侧的地面上；

所述库内综合检修平台(1)用于对列车车体及走行部进行自动化监视、识别和检测；

所述移动式轮辋轮辐探伤设备(2)用于轮辋轮辐探伤、等效锥度和不圆度检测、踏面图像监视、车轮三维检测；

所述实心/空心轴探伤设备(3)用于车轴内外自动扫查检测；

所述便携式轮辋轮辐探伤设备(4)用于车轮、车轴、牵引连杆、电枢轴的在线探伤和分解探伤，以及对空心车轴的手动探伤扫查。

2.如权利要求1所述的动车组定期在线检测系统，其特征在于：

所述库内综合检修平台(1)包括地沟检测小车、机器人拍照系统、激光二维成像系统、三维成像系统以及地面操作终端；

所述地沟检测小车搭载有所述机器人拍照系统、激光二维成像系统、三维成像系统，行走于地沟中；

所述地面操作终端设置在地沟外侧的地面上。

3.如权利要求2所述的动车组定期在线检测系统，其特征在于：

所述库内综合检修平台(1)工作时，所述地沟检测小车移动到走行部下方预定工作位置，所述机器人拍照系统对车底进行实物拍照，所述激光二维成像系统对车底进行激光扫描，所述三维成像系统结合实物拍照和激光扫描、并对走行部进行识别和三维成像、监视，传输至地面操作终端的处理和显示单元。

4.如权利要求1所述的动车组定期在线检测系统，其特征在于：

所述移动式轮辋轮辐探伤设备(2)包括地沟移动小车、地面随动小车、顶转轮单元、探伤机器手、超声探伤单元；

所述地沟移动小车上搭载有顶转轮单元、探伤机器手、超声探伤单元，行走于地沟中；并接受行走于地沟外侧的地面上的所述地面随动小车的控制；

所述探伤机器手端部设置有多个不同角度的激光光源、面阵相机。

5.如权利要求4所述的动车组定期在线检测系统，其特征在于：

所述移动式轮辋轮辐探伤设备(2)工作时，所述地沟移动小车移动到车轮下方工作位置，所述顶转轮单元将车轮顶起，并转动车轮，所述探伤机器手移动至工作位置，开启多个不同角度的所述激光光源照射车轮，所述面阵相机采集图像传输至地面随动小车上的数据处理单元。

6.如权利要求1所述的动车组定期在线检测系统，其特征在于：

所述实心/空心轴探伤设备(3)包括移动式空心轴探伤系统和移动式实心轴探伤系统。

7.如权利要求6所述的动车组定期在线检测系统，其特征在于：

所述移动式空心轴探伤系统采用非接触油浸式超声探伤方式，检测车轴外表面疲劳裂纹及体积缺陷；

所述移动式实心轴探伤系统利用相控阵超声探伤方式，自动在线检测车轴卸荷槽、轮座、齿轮座、抱轴颈及轴身缺陷，并具有全轴穿透检测功能。

8.如权利要求1所述的动车组定期在线检测系统，其特征在于：

所述便携式轮辋轮辐探伤设备(4)包括便携式相控阵探伤系统和便携式探伤仪系统。

9.如权利要求8所述的动车组定期在线检测系统，其特征在于：

所述便携式相控阵探伤系统包括便携式相控阵探伤主机、相控阵超声探头、标准试块、轮辋试块、测试平台及数据分析管理系统；

采用相控阵超声波探伤方式，利用单探头即可实现连续角度范围内的超声波自聚焦扫描，用于车轮、车轴、牵引连杆、电枢轴的在线探伤和分解探伤。

10.如权利要求8所述的动车组定期在线检测系统，其特征在于：

所述便携式探伤仪系统包括便携式超声分析仪、便携式探伤检测杆、检测随动小车、小型供油泵和接油盘；

采用非接触油浸式超声探伤方式，以空心轴内孔表面为检测面，对全轴进行螺旋扫查，用于检测空心车轴外表面疲劳裂纹和内部材质缺陷，还用于空心车轴超声波自动探伤设备所检缺陷的定量分析判定及空心车轴缺陷的手工探伤扫查。