CN110865122A - 一种高铁无砟轨道板简易检测方法 - Google Patents

一种高铁无砟轨道板简易检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高铁无砟轨道板简易检测方法，包括待检测无砟轨道板和检测车，检测车上设置有检测模块，检测模块包括中央处理模块、强度检测模块、温度检测模块、超声发射控制模块、超声接收处理模块，中央处理模块为设置在检测车内部的中央处理器，强度检测模块包括设置在检测车上的液压压头、用于检测液压压头下压位移的位移传感器和用于检测压力的压力传感器，检测车上设有若干高频超声收发传感器组，本发明一种高铁无砟轨道板简易检测方法，能够对高铁无砟轨道板的各项指标进行检测，检测方便易操作，检测速度快、数据准确客观、检测结果可自动显示和存储，有助于提高无砟轨道板的施工质量。

Description

一种高铁无砟轨道板简易检测方法
技术领域
本发明涉及无砟轨道板检测技术领域，具体是一种高铁无砟轨道板简易检测方法。
背景技术
目前我国投入运营的高速铁路里程已超过2万多公里，截至2016年底，无柞轨道板正线总里程为近1万公里，约占高速铁路无柞轨道线路总里程的40％多。轨道板与砂浆层间有效粘结保障轨道板限位、支撑和传递竖向荷载、位移协调和传递水平荷载，因此砂浆层为无柞轨道体系重要的组成部分。在列车冲击荷载、温度、水等外部因素的作用下，砂浆层与轨道板间容易出现离缝、脱空等病害，将对高铁安全运营产生不利影响。
高速铁路轨道结构的稳定性、平顺性直接影响到高速铁路的运行安全。无柞轨道板作为高速铁路的主要轨道结构形式，长时间暴露在大气中，受到大气温度、太阳辐射、降水及其它环境因素的综合影响，在气温和太阳辐射等外界因素的作用下轨道板会出现不均匀的温度分布，产生较大的温度应力，进而造成混凝土开裂及结构变形等病害，严重影响轨道的几何平顺性，甚至威胁列车的安全。准确快速掌握无柞轨道板温度变化，使其在可控的安全范围，是保证高速铁路行车安全的重要因素。
灌注于已定位的轨道板(道岔板)和混凝土底层或支撑层之间的结构层为板下充填层，其充填材料为水泥乳化沥青砂浆(以砂浆)，或自密实混凝土，或其它新材料。填充材料灌注后，其抗压强度达到相关标准要求时，方可拆除支撑螺栓，或轨道板上方可承重。对于无柞轨道板下充填层强度的检验方法，目前主要采用的是指压法，会因手指按压力度和经验的不同而出现偏差，该方法是一种凭经验，定性检验填充层强度的检验方法，存在难以准确、客观检验无柞轨道板下充填层强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高铁无砟轨道板简易检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高铁无砟轨道板简易检测方法，包括待检测无砟轨道板和检测车，检测车的移动滚轮与待检测无砟轨道板的轨道相配合，所述检测车上设置有检测模块，检测模块包括中央处理模块、强度检测模块、温度检测模块、超声发射控制模块、超声接收处理模块，中央处理模块为设置在检测车内部的中央处理器，中央处理模块用于对检测到的数据进行分析处理，强度检测模块包括设置在检测车上的液压压头、用于检测液压压头下压位移的位移传感器和用于检测压力的压力传感器，强度检测模块用于对轨道板下侧填充物的强度进行检测，检测车上设有若干高频超声收发传感器组。
进一步的，所述超声发射控制模块的信号输入端连接中央处理模块的超声发射控制信号输出端，超声发射控制模块的信号输出端连接高频超声收发传感器组的超声发射控制信号输入端，超声接收处理模块的信号输出端连接中央处理模块的超声反射信号输入端，超声接收处理模块的信号输入端连接高频超声收发传感器组的超声反射信号输出端。
进一步的，所述检测车的底板底部沿滑道垂直方向均匀设有多个高频超声收发传感器组，检测车的左侧板和检测车的右侧板的底部均设有高频超声收发传感器组，检测车底板、检测车左侧板和检测车右侧板与对应的高频超声收发传感器组之间均通过弹簧连接；所述高频超声收发传感器组包括高频超声接收传感器和高频超声发射传感器，所述高频超声发射传感器和高频超声接收传感器的发射和接收的频率范围均为-kHz；所述高频超声收发传感器组中高频超声发射传感器与高频超声接收传感器之间的间距均为7cm。
进一步的，所述检测模块还包括数据存储模块、显示模块和网络通信模块，显示模块包括设置在检测车上的液晶显示器，显示模块用于显示中央处理模块收集处理的各项数据，网络通信模块为G网络通信模块，中央处理模块的数据通信端连接网络通信模块的通信端，网络通信模块用于将保存到数据存储模块中的各项检测处理数据上传到高铁管理部门指定的数据管理平台。
进一步的，所述检测模块还包括有人机交互模块，人机交互模块连接中央处理模块的人机通信接口。
进一步的，所述检测模块还包括有用于对轨道板的温度进行检测的温度检测模块，温度检测模块包括设置在检测车上的光信息采集模块、光电测温模块和控温模块，通过光信息采集模块非接触地采集到无柞轨道板上某个位置的光谱信息，然后将其传输到光电测温模块，光电测温模块根据光谱信息，计算出该光谱信息所对应的温度信息，从而完成对一个位置的测温，控温模块用于调节光电测温模块的所处环境温度，使其于正常的工作温度区间中正常运行。
进一步的，检测方法包括如下步骤：
S1、将检测车置于待检测无砟轨道板的轨道上；
S2、在待检测无砟轨道板的检测起点位置，进行超声回波信号、温度信号和抗压强度信号的采集；
S3、多次重复步骤得到待检测无砟轨道板的起点到终点所有检测点的超声回波信号、温度信号和抗压强度信号；
S4、中央处理模块对采集到的各个信号进行收集处理，对数据结果进行计算处理，得到待检测无砟轨道板的各项检测信息，并将检测信息显示在显示模块上。
进一步的，所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、采集超声回波信号，控制高频超声接收传感器的接收面和高频超声发射传感器的辐射面均与待检测无砟轨道板接触，中央处理模块控制各个高频超声发射传感器向待检测无砟轨道板发送超声波，各个高频超声接收传感器接收对应的超声回波信号，并将超声波发射信号和超声回波信号传输给中央处理模块进行存储；
S22、采集温度信号，温度检测模块对无砟轨道板的温度进行检测，通过光信息采集模块非接触地采集到无柞轨道板上某个位置的光谱信息，然后将其传输到光电测温模块，光电测温模块根据光谱信息，计算出该光谱信息所对应的温度信息，并将检测结果传输到中央处理模块进行存储；
S23、采集强度信号，强度检测模块对轨道板下侧填充物的强度进行检测，控制液压压头下压对填充材料施加一定压力，并通过压力传感器和位移传感器测得在一定的变形条件下填充材料的抗压强度，并将检测结果传输到中央处理模块进行存储；
S24、全部检测完成后收回高频超声接收传感器和高频超声发射传感器，推动检测车至下个检测点进行检测。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过采集超声回波信号并经过数据处理后可对无砟轨道板与下方砂浆的粘结牢固度进行监测，克服了目前工务部门主要采用塞尺、钢板尺等工具对砂浆层离缝、脱空等进行检查存在较大的局限性的技术问题。
2、通过光电测温模块可在各种温度环境下检测无砟轨道板的温度，检测结果准确，有效的避免了外界温度对温度检测结果造成的误差。
3、通过设置强度检测模块，可对无砟轨道板填充层的抗压强度进行检测。
本发明能够对高铁无砟轨道板的各项指标进行检测，检测方便易操作，检测速度快、数据准确客观、检测结果可自动显示和存储，有助于提高无砟轨道板的施工质量。
附图说明
图1为本发明中检测模块的模块结构示意图。
图2为本发明检测车和待检测无砟轨道板的结构示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，以下实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例
一种高铁无砟轨道板简易检测方法，包括待检测无砟轨道板100和检测车200，检测车200的移动滚轮与待检测无砟轨道板100的轨道相配合；
所述检测车200上设置有检测模块，检测模块包括中央处理模块1、强度检测模块2、温度检测模块3、超声发射控制模块5、超声接收处理模块6，中央处理模块1为设置在检测车内部的中央处理器，中央处理模块1用于对检测到的数据进行分析处理，强度检测模块2包括设置在检测车200上的液压压头21、用于检测液压压头21下压位移的位移传感器22和用于检测压力的压力传感器23，强度检测模块2用于对轨道板下侧填充物的强度进行检测，检测车200上设有若干高频超声收发传感器组；
所述超声发射控制模块5的信号输入端连接中央处理模块1的超声发射控制信号输出端，超声发射控制模块5的信号输出端连接高频超声收发传感器组的超声发射控制信号输入端，超声接收处理模块6的信号输出端连接中央处理模块1的超声反射信号输入端，超声接收处理模块6的信号输入端连接高频超声收发传感器组的超声反射信号输出端；
所述检测车200的底板底部沿滑道垂直方向均匀设有多个高频超声收发传感器组，检测车200的左侧板和检测车200的右侧板的底部均设有高频超声收发传感器组，检测车200底板、检测车200左侧板和检测车200右侧板与对应的高频超声收发传感器组之间均通过弹簧连接；
所述高频超声收发传感器组包括高频超声接收传感器61和高频超声发射传感器51，所述高频超声发射传感器51和高频超声接收传感器61的发射和接收的频率范围均为15-35kHz；
所述高频超声收发传感器组中高频超声发射传感器51与高频超声接收传感器61之间的间距均为7cm；
所述检测模块还包括数据存储模块7、显示模块8和网络通信模块4，显示模块8包括设置在检测车200上的液晶显示器，显示模块8用于显示中央处理模块1收集处理的各项数据，网络通信模块4为4G网络通信模块，中央处理模块1的数据通信端连接网络通信模块4的通信端，网络通信模块4用于将保存到数据存储模块7中的各项检测处理数据上传到高铁管理部门指定的数据管理平台；
所述高频超声接收传感器61的接收面为锥形面，所述高频超声发射传感器51的辐射面为锥形面；将高频超声接收传感器的接收面和高频超声发射传感器的辐射面制作成锥形结构，检测时传感器的辐射端与高铁混凝土无柞轨道板进行点接触，并通过弹簧进行施压祸合，确保每一个传感器与混凝土无柞接触且施加的压力尽可能相近，不需要施加耦合剂，克服传统传感器必需施加耦合剂才能进行检测的缺点；
所述检测模块还包括有人机交互模块9，人机交互模块9连接中央处理模块1的人机通信接口；
所述检测模块还包括有用于对轨道板的温度进行检测的温度检测模块3，温度检测模块3包括设置在检测车200上的光信息采集模块、光电测温模块和控温模块，通过光信息采集模块非接触地采集到无柞轨道板上某个位置的光谱信息，然后将其传输到光电测温模块，光电测温模块根据光谱信息，计算出该光谱信息所对应的温度信息，从而完成对一个位置的测温，控温模块用于调节光电测温模块的所处环境温度，使其于正常的工作温度区间中正常运行；
检测方法包括如下步骤：
S1、将检测车200置于待检测无砟轨道板100的轨道上；
S2、在待检测无砟轨道板100的检测起点位置，进行超声回波信号、温度信号和抗压强度信号的采集；
所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、采集超声回波信号，控制高频超声接收传感器61的接收面和高频超声发射传感器51的辐射面均与待检测无砟轨道板100接触，中央处理模块控制各个高频超声发射传感器51向待检测无砟轨道板100发送超声波，各个高频超声接收传感器61接收对应的超声回波信号，并将超声波发射信号和超声回波信号传输给中央处理模块1进行存储；
S22、采集温度信号，温度检测模块3对无砟轨道板的温度进行检测，通过光信息采集模块非接触地采集到无柞轨道板上某个位置的光谱信息，然后将其传输到光电测温模块，光电测温模块根据光谱信息，计算出该光谱信息所对应的温度信息，并将检测结果传输到中央处理模块1进行存储；
S23、采集强度信号，强度检测模块2对轨道板下侧填充物的强度进行检测，控制液压压头21下压对填充材料施加一定压力，并通过压力传感器23和位移传感器22测得在一定的变形条件下填充材料的抗压强度，并将检测结果传输到中央处理模块1进行存储；
S24、全部检测完成后收回高频超声接收传感器61和高频超声发射传感器51，推动检测车至下个检测点进行检测；
S3、多次重复步骤2得到待检测无砟轨道板100的起点到终点所有检测点的超声回波信号、温度信号和抗压强度信号；
S4、中央处理模块1对采集到的各个信号进行收集处理，对数据结果进行计算处理，得到待检测无砟轨道板100的各项检测信息，并将检测信息显示在显示模块8上；
超声回波信号的处理：中央处理模块1分别将每个检测点的各个高频超声收发传感器组的超声波发射信号和对应的超声回波信号进行分析处理，提取每个高频超声收发传感器组的超声波发射信号和对应的超声回波信号的幅值，计算每个高频超声收发传感器组的超声波发射信号和对应的超声回波信号的反射系数，根据每个高频超声收发传感器组的超声波发射信号和对应的超声回波信号的反射系数、相邻两个高频超声收发传感器组的距离、对应检测位到待检测无柞轨道板检测起点的距离生成当前无作轨道板待检测区域的二维反射系数平面图，对待检测无柞轨道板100待检测区域的二维反射系数平面图进行分析，将二维反射系数平面图中每个高频超声收发传感器组对应的反射系数值的大小进行判断，如果该反射系数值小于0.4，则该高频超声收发传感器组对应的无砟轨道板与下方砂浆粘接完好，如果该反射系数值为0.4-0.6时，则砟轨道板与下方砂浆粘接不达标，如果该反射系数值大于0.6，则砟轨道板与下方砂浆存在粘结离缝。
本发明一种高铁无砟轨道板简易检测方法，能够对高铁无砟轨道板的各项指标进行检测，检测方便易操作，检测速度快、数据准确客观、检测结果可自动显示和存储，有助于提高无砟轨道板的施工质量。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。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的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种高铁无砟轨道板简易检测方法，包括待检测无砟轨道板(100)和检测车(200)，检测车(200)的移动滚轮与待检测无砟轨道板(100)的轨道相配合，其特征在于，所述检测车(200)上设置有检测模块，检测模块包括中央处理模块(1)、强度检测模块(2)、温度检测模块(3)、超声发射控制模块(5)、超声接收处理模块(6)，中央处理模块(1)为设置在检测车内部的中央处理器，中央处理模块(1)用于对检测到的数据进行分析处理，强度检测模块(2)包括设置在检测车(200)上的液压压头(21)、用于检测液压压头(21)下压位移的位移传感器(22)和用于检测压力的压力传感器(23)，强度检测模块(2)用于对轨道板下侧填充物的强度进行检测，检测车(200)上设有若干高频超声收发传感器组。
2.根据权利要求1所述的一种高铁无砟轨道板简易检测方法，其特征在于，所述超声发射控制模块(5)的信号输入端连接中央处理模块(1)的超声发射控制信号输出端，超声发射控制模块(5)的信号输出端连接高频超声收发传感器组的超声发射控制信号输入端，超声接收处理模块(6)的信号输出端连接中央处理模块(1)的超声反射信号输入端，超声接收处理模块(6)的信号输入端连接高频超声收发传感器组的超声反射信号输出端。
3.根据权利要求1所述的一种高铁无砟轨道板简易检测方法，其特征在于，所述检测车(200)的底板底部沿滑道垂直方向均匀设有多个高频超声收发传感器组，检测车(200)的左侧板和检测车(200)的右侧板的底部均设有高频超声收发传感器组，检测车(200)底板、检测车(200)左侧板和检测车(200)右侧板与对应的高频超声收发传感器组之间均通过弹簧连接；所述高频超声收发传感器组包括高频超声接收传感器(61)和高频超声发射传感器(51)，所述高频超声发射传感器(51)和高频超声接收传感器(61)的发射和接收的频率范围均为(15)-(35)kHz；所述高频超声收发传感器组中高频超声发射传感器(51)与高频超声接收传感器(61)之间的间距均为7cm。
4.根据权利要求1所述的一种高铁无砟轨道板简易检测方法，其特征在于，所述检测模块还包括数据存储模块(7)、显示模块(8)和网络通信模块(4)，显示模块(8)包括设置在检测车(200)上的液晶显示器，显示模块(8)用于显示中央处理模块(1)收集处理的各项数据，网络通信模块(4)为(4)G网络通信模块，中央处理模块(1)的数据通信端连接网络通信模块(4)的通信端，网络通信模块(4)用于将保存到数据存储模块(7)中的各项检测处理数据上传到高铁管理部门指定的数据管理平台。
5.根据权利要求1所述的一种高铁无砟轨道板简易检测方法，其特征在于，所述检测模块还包括有人机交互模块(9)，人机交互模块(9)连接中央处理模块(1)的人机通信接口。
6.根据权利要求1所述的一种高铁无砟轨道板简易检测方法，其特征在于，所述检测模块还包括有用于对轨道板的温度进行检测的温度检测模块(3)，温度检测模块(3)包括设置在检测车(200)上的光信息采集模块、光电测温模块和控温模块，通过光信息采集模块非接触地采集到无柞轨道板上某个位置的光谱信息，然后将其传输到光电测温模块，光电测温模块根据光谱信息，计算出该光谱信息所对应的温度信息，从而完成对一个位置的测温，控温模块用于调节光电测温模块的所处环境温度，使其于正常的工作温度区间中正常运行。
7.根据权利要求1所述的一种高铁无砟轨道板简易检测方法，其特征在于，检测方法包括如下步骤：
S1、将检测车(200)置于待检测无砟轨道板(100)的轨道上；
S2、在待检测无砟轨道板(100)的检测起点位置，进行超声回波信号、温度信号和抗压强度信号的采集；
S3、多次重复步骤(2)得到待检测无砟轨道板(100)的起点到终点所有检测点的超声回波信号、温度信号和抗压强度信号；
S4、中央处理模块(1)对采集到的各个信号进行收集处理，对数据结果进行计算处理，得到待检测无砟轨道板(100)的各项检测信息，并将检测信息显示在显示模块(8)上。
8.根据权利要求1所述的一种高铁无砟轨道板简易检测方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：
S21、采集超声回波信号，控制高频超声接收传感器(61)的接收面和高频超声发射传感器(51)的辐射面均与待检测无砟轨道板(100)接触，中央处理模块控制各个高频超声发射传感器(51)向待检测无砟轨道板(100)发送超声波，各个高频超声接收传感器(61)接收对应的超声回波信号，并将超声波发射信号和超声回波信号传输给中央处理模块(1)进行存储；
S22、采集温度信号，温度检测模块(3)对无砟轨道板的温度进行检测，通过光信息采集模块非接触地采集到无柞轨道板上某个位置的光谱信息，然后将其传输到光电测温模块，光电测温模块根据光谱信息，计算出该光谱信息所对应的温度信息，并将检测结果传输到中央处理模块(1)进行存储；
S23、采集强度信号，强度检测模块(2)对轨道板下侧填充物的强度进行检测，控制液压压头(21)下压对填充材料施加一定压力，并通过压力传感器(23)和位移传感器(22)测得在一定的变形条件下填充材料的抗压强度，并将检测结果传输到中央处理模块(1)进行存储；
S24、全部检测完成后收回高频超声接收传感器(61)和高频超声发射传感器(51)，推动检测车至下个检测点进行检测。
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