CN112034045A - 一种钢轨损伤的检测系统、方法及计算机设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种钢轨损伤的检测系统、方法及计算机设备，该检测系统包括：对中探轮的至少两个校准晶片中的一个校准晶片发射第一超声波信号，每个校准晶片接收第一轨底回波信号；检测探轮的至少两个检测晶片中每个检测晶片发射第二超声波信号，并分别接收第二轨底回波信号，确定第二轨底回波信号的回波信号强度；计算机设备，与检测探轮和对中探轮连接，用于根据第一轨底回波信号确定对中探轮的偏差值和偏差方向，确定每个检测晶片的信号补偿值；根据每个检测晶片的信号补偿值和相应晶片的回波信号强度确定第二轨底回波信号采集位置的钢轨是否存在损伤。本申请可以减少在80km/h速度下行驶的探伤车漏检钢轨伤损的情况的发生。

Description

一种钢轨损伤的检测系统、方法及计算机设备

技术领域

本申请涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种钢轨损伤的检测系统、方法及计算机设备。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

利用大型钢轨探伤车开展在役线路的快速周期性检查，对于保障线路安全发挥着越来越重要的作用。钢轨探伤车的检测能力很大程度上取决于快速运行中超声轮式探头(以下简称探轮)的对中，当钢轨探伤车不能确保探轮和钢轨横向对中时，超声信号无法有效进入到钢轨内部指定区域，存在伤损漏检的可能。

如图1(a)所示，探轮进行钢轨探伤时，理想状态是使其0度超声波探头对准钢轨的几何中心线，也即对中。如果钢轨内部不存在伤损，超声波探头可以接收到比较强的轨底回波(底波)信号；如果钢轨内部存在伤损，超声波探头就会收到伤损回波信号，从而检测出钢轨的伤损。当探轮偏离钢轨时，如图1(b)所示，正常的底波信号强度就会减弱甚至消失，因而就很难甚至不能检测出钢轨伤损。

现有技术普遍采用纠正探轮的位置使其对准钢轨几何中心线的技术方法来解决探轮对中偏离问题。主要采用的技术手段包括如下几种：

①、基于转向架安装的探伤支承机构和轮式探头技术

最高检测速度达80km/h，采用钢轨2D激光轨廓数据偏差测量实现探轮与钢轨之间的横向对中，激光自动对中系统原理图如下图2所示。对于普速铁路，激光自动对中系统可以实现99％的对中偏差在-5mm至5mm范围之内，标准差为1.15mm。

②、基于探伤车的超声对中技术

最高检测速度40km/h。通过改动探伤车的结构，在2个检测探轮的中间增加1个对中探轮，对中探轮测量探轮和钢轨之间的横向偏差，执行机构为液压系统。对中探轮内部布置18个晶片的超声换能器阵列，如图3所示，用于探轮和钢轨之间的偏差测量，不具备伤损检测功能。通过对阵列式0度探头的周期性扫查，获取对中探轮和钢轨之间的横向偏移量，驱动液压系统进行步进偏差校正。一次扫查约用时6.5ms，当扫查发现对中不良时，系统需要通过第二次扫查确认，才会对其执行自动对中。每校正1/16″的偏差，系统用时约50ms。

③、基于机械涨轮式探伤车和轮式探头技术

最高检测速度可达60km/h。探伤车相当于独立的转向架，安装在车体下方，轮式探头安装在探伤车上。为解决检测探轮偏离钢轨中心的问题，探伤车采用涨轮式结构，如图4所示，其轮对距离可根据轨距进行调节。在跟踪气缸的压力作用下，轮对向外侧撑开，从而使轮对的轮缘始终紧贴钢轨的轨头内侧，这样实现轮对中心位置对准钢轨中心。探轮中心和轮对中心是处于同一纵向面内，因此保证了探轮中心面和钢轨中心面重合，从而实现探头对中。

然而，图2和图3所示的技术方法为测量到对中偏移后，再采用伺服电机或驱动液压系统对探轮进行偏差校准，虽然很大程度上解决了对中偏差的问题，但是此时偏差已经产生，超声波信号已经因为探轮对中偏差导致超声波信号强度减弱甚至消失，因而可能导致漏检钢轨伤损。图4所示的技术低速运行时能满足对中要求，但是随着运行速度的提高，跟踪气缸的横向撑开力增加很大，过大的横向力对于探伤车的安全走行是非常不利的，无法实现探伤车在80km/h速度下的机械对中。

发明内容

第一方面，本申请实施例提供一种钢轨损伤的检测系统，用以减少在80km/h速度下行驶的探伤车漏检钢轨伤损的情况的发生，该检测系统包括：

对中探轮，包括至少两个校准晶片，至少两个校准晶片中的一个校准晶片发射第一超声波信号，每个校准晶片接收钢轨对于所述第一超声波信号的第一轨底回波信号，所述至少两个校准晶片的连线与钢轨延伸方向垂直；检测探轮，包括至少两个检测晶片，每个检测晶片发射第二超声波信号，并分别接收钢轨对于每个检测晶片自身发射的第二超声波信号的第二轨底回波信号，确定第二轨底回波信号的回波信号强度；计算机设备，与检测探轮和对中探轮连接，用于根据第一轨底回波信号确定对中探轮的偏差值和偏差方向；根据所述偏差值、偏差方向、检测速度和第一超声波信号确定每个检测晶片的信号补偿值；根据每个检测晶片的信号补偿值和相应晶片的回波信号强度确定第二轨底回波信号采集位置的钢轨是否存在损伤。

第二方面，本申请实施例还提供一种钢轨损伤的检测方法，用以减少在80km/h速度下行驶的探伤车漏检钢轨伤损的情况的发生，该方法应用于第一方面所述的钢轨损伤的检测系统，包括：

获取对中探轮发送的第一轨底回波信号，第一轨底回波信号是由对中探轮上每个校准晶片接收的钢轨对于第一超声波信号的回波信号，所述第一超声波信号由对中探轮的至少两个校准晶片上一个校准晶片发出，所述至少两个校准晶片的连线与钢轨延伸方向垂直；获取检测探轮发送的第二轨底回波信号，第二轨底回波信号是由检测探轮上每个检测晶片接收的钢轨对于每个检测晶片自身发射的第二超声波信号的回波信号，确定第二轨底回波信号的回波信号强度；根据第一轨底回波信号确定对中探轮的偏差值和偏差方向；根据所述偏差值、偏差方向、检测速度和第一超声波信号确定每个检测晶片的信号补偿值；根据每个检测晶片的信号补偿值和相应晶片的回波信号强度确定第二轨底回波信号采集位置的钢轨是否存在损伤。

第三方面，本申请实施例还提供了一种计算机设备，用以减少在80km/h速度下行驶的探伤车漏检钢轨伤损的情况的发生，该计算机设备包括：

偏差测量单元，用于获取对中探轮发送的第一轨底回波信号，第一轨底回波信号是由对中探轮上每个校准晶片接收的钢轨对于第一超声波信号的回波信号，所述第一超声波信号由对中探轮的至少两个校准晶片上一个校准晶片发出，所述至少两个校准晶片的连线与钢轨延伸方向垂直；超声波探伤作业单元，用于获取检测探轮发送的第二轨底回波信号，确定第二轨底回波信号的回波信号强度，第二轨底回波信号是由检测探轮上每个检测晶片接收的钢轨对于每个检测晶片自身发射的第二超声波信号的回波信号；偏差测量单元，还用于根据第一轨底回波信号确定对中探轮的偏差值和偏差方向；超声波信号自动补偿单元，用于根据所述偏侧测量单元确定的所述偏差值、偏差方向、检测速度和第一超声波信号确定每个检测晶片的信号补偿值；超声波探伤作业单元，用于根据超声波信号自动补偿单元确定的每个检测晶片的信号补偿值和相应晶片的回波信号强度确定第二轨底回波信号采集位置的钢轨是否存在损伤。

第四方面，本申请实施例还提供了另一种计算机设备，用以减少在80km/h速度下行驶的探伤车漏检钢轨伤损的情况的发生，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现钢轨损伤的检测方法。

第五方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用以减少在80km/h速度下行驶的探伤车漏检钢轨伤损的情况的发生，该计算机可读存储介质存储有执行钢轨损伤的检测方法的计算机程序。

本申请实施例中，通过集成对中探轮，采用偏差测量和信号补偿技术，实现了高速大型钢轨探伤车在80km/h检测速度下，超声波信号强度完全没有因探轮对中偏差导致的信号损失，钢轨损伤的检测系统可以更准确地提供反映钢轨状态的轨底回波信号，提高钢轨探伤车的检出率。这样一来，一方面能够及时发现微小钢轨内部伤损，主管部门及时进行钢轨维修处理，有效的保障了服役钢轨的质量安全；另一方面提升大型钢轨探伤车的运用效果，促进高速自动化的检测设备替代人工手推式检测设备的进程，降低人力成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1(a)为现有技术中处于对中位置时，探轮接收到的轨底回波信号的示意图；

图1(b)为现有技术中处于不对中位置时，探轮接收到的轨底回波信号的示意图；

图2为现有技术中激光自动对中系统的原理图；

图3为现有技术中阵列式超声对中原理图；

图4为现有技术中钢轨探伤车机械涨轮结构示意图；

图5为本申请实施例中一种钢轨损伤的检测系统的结构示意图；

图6为本申请实施例中一种对中探轮的结构示意图；

图7为本申请实施例中一种钢轨损伤的检测方法的流程图；

图8(a)为本申请实施例中一种处于对中位置的对中探轮的超声偏差测量的原理示意图；

图8(b)为本申请实施例中一种处于不对中位置的对中探轮的超声偏差测量的原理示意图；

图9为本申请实施例中一种中间0度晶片横向偏差和回波能量的关系示意图；

图10为本申请实施例中一种速度效应示意图；

图11为本申请实施例中一种计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本申请实施例做进一步详细说明。在此，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。

本申请实施例提供了一种钢轨损伤的检测系统，如图5所示，该检测系统包括：

对中探轮，包括至少两个校准晶片，至少两个校准晶片中的一个校准晶片发射第一超声波信号，每个校准晶片接收钢轨对于第一超声波信号的第一轨底回波信号，至少两个校准晶片的连线与钢轨延伸方向垂直。

需要说明的是，校准晶片为偏斜角为0度的0度晶片，多个0度晶片均位于与钢轨延伸方向垂直的直线上。如图6所示，为对中探轮的示意图，此外，对中探轮上还可以设置至少两个检测晶片，如图6所示的至少两个偏斜角为70度的晶片，该至少两个偏斜角为70度的晶片与检测探轮上的检测晶片的功能相同，可以用于发射第二超声波信号，并分别接收钢轨对于每个检测晶片自身发射的第二超声波信号的第二轨底回波信号，确定第二轨底回波信号的回波信号强度。也就是说，对中探轮可以作为检测探轮，用来实现检测探轮所实现的检测功能。对中探轮上各个晶片之间无信号串扰，无固定回波。图6中示例性的给出了2个偏斜70度的晶片和3个0度晶片，分别为内侧0度晶片、中间0度晶片和外侧0度晶片。

在本申请实施例的一种实现方式中，校准晶片可以由晶片阵列组成。也就是说，每一个校准晶片都可以扩展成多个0度阵列晶片。

在本申请实施例的一种实现方式中，当对中探轮和钢轨处于对中位置时，至少两个校准晶片中的一个校准晶片对准钢轨的几何中心线，即图6中所示的中间0度晶片。本申请实施例中可以由对准钢轨的几何中心线的校准晶片发射超声波信号，中间0度晶片处于对中位置，可以得到最大的轨底回波信号，当中间0度晶片的不对中时，轨底回波信号减小，通过中间0度晶片的轨底回波信号的变化，可以准确的确定钢轨探伤车是否对中。采用中间0度晶片进行超声波信号激发，中间、内侧和外侧0度晶片进行接收的模式，可实现4KHz频率的扫查。

在本申请实施例的一种实现方式中，对中探轮的数量也不局限为1个，可以为多个，多个对中探轮设置在钢轨探伤车两侧的检测探轮之间。此外，对中探轮还集成在任意一个或多个检测探轮中。其中，对中探轮与检测探轮的连线与钢轨延伸方向垂直。

同时，考虑到80km/h的检测速度要求，还可在对中探轮内部设置换热铜块，外部配置温控软管，温控软管分别连接换热铜块和钢轨探伤车上的探轮温控系统，探轮温控系统通过温控软管控制换热铜块的温度，进而实现对中探轮内部的温度控制，消除温度差异带来的回波能量变动。

检测探轮，包括至少两个检测晶片，每个检测晶片发射第二超声波信号，并分别接收钢轨对于每个检测晶片自身发射的第二超声波信号的第二轨底回波信号，确定第二轨底回波信号的回波信号强度。

计算机设备，与检测探轮和对中探轮连接，用于根据第一轨底回波信号确定对中探轮的偏差值和偏差方向；根据偏差值、偏差方向、检测速度和第一超声波信号确定每个检测晶片的信号补偿值；根据每个检测晶片的信号补偿值和相应晶片的回波信号强度确定第二轨底回波信号采集位置的钢轨是否存在损伤。

本申请实施例中，通过集成对中探轮，采用偏差测量和信号补偿技术，实现了高速大型钢轨探伤车在80km/h检测速度下，超声波信号强度完全没有因探轮对中偏差导致的信号损失，钢轨损伤的检测系统可以更准确地提供反映钢轨状态的轨底回波信号，提高钢轨探伤车的检出率。这样一来，一方面能够及时发现微小钢轨内部伤损，主管部门及时进行钢轨维修处理，有效的保障了服役钢轨的质量安全；另一方面提升大型钢轨探伤车的运用效果，促进高速自动化的检测设备替代人工手推式检测设备的进程，降低人力成本。

本申请实施例还提供了一种钢轨损伤的检测方法，应用于如前述的钢轨损伤的检测系统，如图7所示，该方法包括步骤701至步骤705：

步骤701、获取对中探轮发送的第一轨底回波信号。

其中，第一轨底回波信号是由对中探轮上每个校准晶片接收的钢轨对于第一超声波信号的回波信号，第一超声波信号由对中探轮的至少两个校准晶片上一个校准晶片发出，至少两个校准晶片的连线与钢轨延伸方向垂直。

在本申请实施例中，第一超声波信号可以由任意一个校准晶片发出，也可以由处于对中位置时对准钢轨的几何中心线的校准晶片发出。

步骤702、获取检测探轮发送的第二轨底回波信号，确定第二轨底回波信号的回波信号强度。

其中，第二轨底回波信号是由检测探轮上每个检测晶片接收的钢轨对于每个检测晶片自身发射的第二超声波信号的回波信号。

在本申请实施例中，每个检测晶片各自发出第二超声波信号，并各自接收钢轨对于自身发出的第二超声波信号的回波信号，该回波信号即为第二轨底回波信号。由于对中探轮也可以实现检测探轮的功能，对中探轮上的检测晶片，即图6中所示的两个偏斜70度晶片，发出第二超声波信号，并由检测晶片各自接收钢轨反射自身发出的第二超声波信号的第二轨底回波信号。

步骤703、根据第一轨底回波信号确定对中探轮的偏差值和偏差方向。

其中，偏差值根据如下方法确定：确定第一轨底回波信号的幅值；将第一轨底回波信号的幅值与预先测量的不同校准晶片偏差值与轨底回波信号的幅值的对应关系向匹配，确定接收到第一轨底回波信号的对中探轮的偏差值，实现对中探轮和钢轨之间横向偏差的测量。其中，不同校准晶片偏差值与轨底回波信号的幅值的对应关系包括每个校准晶片的不同偏差值与轨底回波信号的幅值的对应关系，比如说，对于图6中包括中间0度晶片、内侧0度晶片和外侧0度晶片的对中探轮，不同校准晶片偏差值与轨底回波信号的幅值的对应关系包括：中间0度晶片的不同偏差值与幅值的对应关系、内侧0度晶片不同偏差值和幅值的对应关系和外侧0度晶片不同偏差值和幅值的对应关系。

偏差方向根据如下方法确定：确定第一轨底回波信号的信号强度；将第一轨底回波信号的强度与参考信号强度进行比较，参考信号为当对中探轮和钢轨处于对中位置时，测量得到的每个校准晶片接收到的钢轨对于第一超声波信号的回波信号。

如果第一轨底回波信号的强度等于参考信号强度，则确定对中探轮未发生偏差。

如果第一轨底回波信号的强度不等于参考信号强度，则对中探轮向除发射第一超声波信号外的校准晶片中，接收到第一轨底回波信号的强度小于参考信号强度的校准晶片侧偏移；或，如果第一轨底回波信号的强度不等于参考信号强度，则对中探轮向除发射第一超声波信号外的校准晶片中，接收到第一轨底回波信号的强度小于参考信号强度的校准晶片的对侧偏移。

以图6中三个校准晶片为例，如图8(a)所示，当对中探轮和钢轨处于对中位置时，中间0度晶片接收到最大的轨底回波能量，中间0度晶片的偏差和轨底回波能量的关系如图9所示，内侧0度晶片和外侧0度晶片均可接收到轨底回波，如果中间0度晶片、内侧0度晶片和外侧0度晶片各自接收的第一轨底回波信号与预先测量得到的对中时三个校准晶片各自的参考信号强度相等，则表明钢轨探伤车仍处于对中位置。当对中探轮向外侧偏移时，如图8(b)所示，其中间0度晶片和外侧0度晶片接收到的轨底回波能量降低，内侧0度晶片接收到的回波能量增加。当对中探轮向内侧偏移时，其中间0度晶片和内侧0度晶片接收到的轨底回波能量降低，外侧0度晶片接收到的回波能量增加。这样，通过判断中间0度晶片、内侧0度晶片和外侧0度晶片的轨底回波变化情况，就可以判断对中探轮和钢轨的偏差方向。

步骤704、根据偏差值、偏差方向、检测速度和第一超声波信号确定每个检测晶片的信号补偿值。

具体的，利用偏差值、偏差方向、检测速度和第一超声波信号，与预设的不同偏差值、不同偏差方向、不同检测速度、不同第一超声波信号和不同信号补偿值的对应关系相匹配，确定与偏差值、偏差方向、检测速度和第一超声波信号对应的每个检测晶片的信号补偿值。每个检测晶片的信号补偿值均不同，需要利用每个检测晶片各自对应的信号补偿值补偿其测量得到的第二轨底回波信号。

在一个扫查周期内，检测晶片从发射超声波信号到接收到超声回波信号，考虑到钢轨探伤车的运行，检测晶片已经移动了一定的距离，致使部分超声回波无法被检测晶片接收到，从而带来一定的回波能量损耗，所以在预先测量信号补偿值、偏差值、偏差方向、检测速度、第一超声波信号之间的对应关系时需要考虑速度效应。如图10所示，为本申请实施例中提供的一种速度效应的示意图。图10中，左侧颜色偏深的向下箭头为前一时刻向钢轨传播的超声波信号，右侧颜色偏浅的向上箭头为后一时刻向检测晶片传播回波信号。

由于检测过程中，检测探轮和对中探轮所处的工作环境是相同的，且一直保持在钢轨纵向方向的位置同步，所以根据中间的对中探轮校准晶片的信号强度变化，确定对中探轮的偏差值，对中探轮的偏差值也即检测探轮的偏差值。再根据此时检测探轮各通道的超声波信号值和设置好的偏差值、偏差方向等各参数对应关系，确定检测探轮各通道的超声波信号补偿值，解决了在80km/h检测速度下超声波信号强度因探轮对中偏差导致的信号损耗问题。

步骤705、根据每个检测晶片的信号补偿值和相应晶片的回波信号强度确定第二轨底回波信号采集位置的钢轨是否存在损伤。

将信号补偿值与相应检测晶片接收到的第二轨底回波信号的强度的加和作为处于对中位置时，检测晶片应当接收到的轨底回波信号的强度，之后再根据检测晶片应当接收到的轨底回波信号的强度确定第二轨底回波信号采集位置的钢轨是否存在损伤。

需要说明的是，根据信号强度确定信号采集位置的钢轨是否存在损伤是现有技术中成熟的技术手段，对于其具体实现方式，在此不做赘述。

本申请实施例中，通过集成对中探轮，采用偏差测量和信号补偿技术，实现了高速大型钢轨探伤车在80km/h检测速度下，超声波信号强度完全没有因探轮对中偏差导致的信号损失，钢轨损伤的检测系统可以更准确地提供反映钢轨状态的轨底回波信号，提高钢轨探伤车的检出率。这样一来，一方面能够及时发现微小钢轨内部伤损，主管部门及时进行钢轨维修处理，有效的保障了服役钢轨的质量安全；另一方面提升大型钢轨探伤车的运用效果，促进高速自动化的检测设备替代人工手推式检测设备的进程，降低人力成本。

本申请实施例还提供了一种计算机设备，如图11所示，计算机设备1100包括偏差测量单元1101、超声波探伤作业单元1102和超声波信号自动补偿单元1103。

其中，偏差测量单元1101，用于获取对中探轮发送的第一轨底回波信号，第一轨底回波信号是由对中探轮上每个校准晶片接收的钢轨对于第一超声波信号的回波信号，第一超声波信号由对中探轮的至少两个校准晶片上一个校准晶片发出，至少两个校准晶片的连线与钢轨延伸方向垂直。

超声波探伤作业单元1102，用于获取检测探轮发送的第二轨底回波信号，确定第二轨底回波信号的回波信号强度，第二轨底回波信号是由检测探轮上每个检测晶片接收的钢轨对于每个检测晶片自身发射的第二超声波信号的回波信号。

偏差测量单元1101，还用于根据第一轨底回波信号确定对中探轮的偏差值和偏差方向。

超声波信号自动补偿单元1103，用于根据偏侧测量单元1101确定的偏差值、偏差方向、检测速度和第一超声波信号确定每个检测晶片的信号补偿值。

超声波探伤作业单元1102，用于根据超声波信号自动补偿单元1103确定的每个检测晶片的信号补偿值和相应晶片的回波信号强度确定第二轨底回波信号采集位置的钢轨是否存在损伤。

在本申请实施例的一种实现方式中，偏差测量单元1101，用于：

确定第一轨底回波信号的幅值；

将第一轨底回波信号的幅值与预先测量的不同校准晶片偏差值与轨底回波信号的幅值的对应关系向匹配，确定接收到第一轨底回波信号的对中探轮的偏差值。

在本申请实施例的一种实现方式中，偏差测量单元1101，用于：

确定第一轨底回波信号的信号强度；

将第一轨底回波信号的强度与参考信号强度进行比较，参考信号为当对中探轮和钢轨处于对中位置时，测量得到的每个校准晶片接收到的钢轨对于第一超声波信号的回波信号；

如果第一轨底回波信号的强度等于参考信号强度，则确定对中探轮未发生偏差；

如果第一轨底回波信号的强度不等于参考信号强度，则对中探轮向除发射第一超声波信号外的校准晶片中，接收到第一轨底回波信号的强度小于参考信号强度的校准晶片侧偏移；或，如果第一轨底回波信号的强度不等于参考信号强度，则对中探轮向除发射第一超声波信号外的校准晶片中，接收到第一轨底回波信号的强度小于参考信号强度的校准晶片的对侧偏移。

在本申请实施例的一种实现方式中，超声波信号自动补偿单元1103，用于：

利用偏差值、偏差方向、检测速度和第一超声波信号，与预设的不同偏差值、不同偏差方向、不同检测速度、不同第一超声波信号和不同信号补偿值的对应关系相匹配，确定与偏差值、偏差方向、检测速度和第一超声波信号对应的每个检测晶片的信号补偿值。

本申请实施例中，通过集成对中探轮，采用偏差测量和信号补偿技术，实现了高速大型钢轨探伤车在80km/h检测速度下，超声波信号强度完全没有因探轮对中偏差导致的信号损失，钢轨损伤的检测系统可以更准确地提供反映钢轨状态的轨底回波信号，提高钢轨探伤车的检出率。这样一来，一方面能够及时发现微小钢轨内部伤损，主管部门及时进行钢轨维修处理，有效的保障了服役钢轨的质量安全；另一方面提升大型钢轨探伤车的运用效果，促进高速自动化的检测设备替代人工手推式检测设备的进程，降低人力成本。

本申请实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现步骤701至步骤705及其各种实现方法所述的任一方法。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行步骤701至步骤705及其各种实现方法所述的计算机程序。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种钢轨损伤的检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：

对中探轮，包括至少两个校准晶片，至少两个校准晶片中的一个校准晶片发射第一超声波信号，每个校准晶片接收钢轨对于所述第一超声波信号的第一轨底回波信号，所述至少两个校准晶片的连线与钢轨延伸方向垂直；

检测探轮，包括至少两个检测晶片，每个检测晶片发射第二超声波信号，并分别接收钢轨对于每个检测晶片自身发射的第二超声波信号的第二轨底回波信号，确定第二轨底回波信号的回波信号强度；

计算机设备，与检测探轮和对中探轮连接，用于根据第一轨底回波信号确定对中探轮的偏差值和偏差方向；根据所述偏差值、偏差方向、检测速度和第一超声波信号确定每个检测晶片的信号补偿值；根据每个检测晶片的信号补偿值和相应晶片的回波信号强度确定第二轨底回波信号采集位置的钢轨是否存在损伤。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述校准晶片由晶片阵列组成。

3.根据权利要求1或2所述的检测系统，其特征在于，当对中探轮和钢轨处于对中位置时，所述至少两个校准晶片中的一个校准晶片对准钢轨的几何中心线。

4.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，由对准钢轨的几何中心线的校准晶片发射所述第一超声波信号。

5.根据权利要求1或2所述的检测系统，其特征在于，所述对中探轮的数量为至少一个，设置在钢轨探伤车两侧的检测探轮之间。

6.根据权利要求1或2所述的检测系统，其特征在于，所述对中探轮集成在任意一个或多个检测探轮中。

7.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述对中探轮还包括：

设置在对中探轮内部的换热铜块，以及设置在对中探轮外部的温控软管，所述温控软管分别连接换热铜块和钢轨探伤车上的探轮温控系统，所述探轮温控系统通过温控软管控制换热铜块的温度，进而控制对中探轮的温度。

8.一种钢轨损伤的检测方法，应用于如权利要求1-7任一项所述的钢轨损伤的检测系统，其特征在于，所述方法包括：

获取对中探轮发送的第一轨底回波信号，第一轨底回波信号是由对中探轮上每个校准晶片接收的钢轨对于第一超声波信号的回波信号，所述第一超声波信号由对中探轮的至少两个校准晶片上一个校准晶片发出，所述至少两个校准晶片的连线与钢轨延伸方向垂直；

获取检测探轮发送的第二轨底回波信号，确定第二轨底回波信号的回波信号强度，第二轨底回波信号是由检测探轮上每个检测晶片接收的钢轨对于每个检测晶片自身发射的第二超声波信号的回波信号；

根据第一轨底回波信号确定对中探轮的偏差值和偏差方向；

根据所述偏差值、偏差方向、检测速度和第一超声波信号确定每个检测晶片的信号补偿值；

根据每个检测晶片的信号补偿值和相应晶片的回波信号强度确定第二轨底回波信号采集位置的钢轨是否存在损伤。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据第一轨底回波信号确定对中探轮的偏差值，包括：

确定第一轨底回波信号的幅值；

将第一轨底回波信号的幅值与预先测量的不同校准晶片偏差值与轨底回波信号的幅值的对应关系向匹配，确定接收到第一轨底回波信号的对中探轮的偏差值。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据第一轨底回波信号确定对中探轮的偏差方向，包括：

确定第一轨底回波信号的信号强度；

将第一轨底回波信号的强度与参考信号强度进行比较，参考信号为当对中探轮和钢轨处于对中位置时，测量得到的每个校准晶片接收到的钢轨对于第一超声波信号的回波信号；

如果第一轨底回波信号的强度等于参考信号强度，则确定对中探轮未发生偏差；

如果第一轨底回波信号的强度不等于参考信号强度，则所述对中探轮向除发射第一超声波信号外的校准晶片中，接收到第一轨底回波信号的强度小于参考信号强度的校准晶片侧偏移；或，如果第一轨底回波信号的强度不等于参考信号强度，则所述对中探轮向除发射第一超声波信号外的校准晶片中，接收到第一轨底回波信号的强度小于参考信号强度的校准晶片的对侧偏移。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述偏差值、偏差方向、检测速度和第一超声波信号确定每个检测晶片的信号补偿值，包括：

利用所述偏差值、偏差方向、检测速度和第一超声波信号，与预设的不同偏差值、不同偏差方向、不同检测速度、不同第一超声波信号和不同信号补偿值的对应关系相匹配，确定与所述偏差值、偏差方向、检测速度和第一超声波信号对应的每个检测晶片的信号补偿值。

12.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括：

偏差测量单元，用于获取对中探轮发送的第一轨底回波信号，第一轨底回波信号是由对中探轮上每个校准晶片接收的钢轨对于第一超声波信号的回波信号，所述第一超声波信号由对中探轮的至少两个校准晶片上一个校准晶片发出，所述至少两个校准晶片的连线与钢轨延伸方向垂直；

超声波探伤作业单元，用于获取检测探轮发送的第二轨底回波信号，确定第二轨底回波信号的回波信号强度，第二轨底回波信号是由检测探轮上每个检测晶片接收的钢轨对于每个检测晶片自身发射的第二超声波信号的回波信号；

偏差测量单元，还用于根据第一轨底回波信号确定对中探轮的偏差值和偏差方向；

超声波信号自动补偿单元，用于根据所述偏差测量单元确定的所述偏差值、偏差方向、检测速度和第一超声波信号确定每个检测晶片的信号补偿值；

超声波探伤作业单元，用于根据超声波信号自动补偿单元确定的每个检测晶片的信号补偿值和相应晶片的回波信号强度确定第二轨底回波信号采集位置的钢轨是否存在损伤。

13.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求8至11任一所述方法。

14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求8至11任一所述方法的计算机程序。

Images