CN113002574A - 一种钢轨探伤车对中系统、对中方法以及控制器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种钢轨探伤车的对中系统、对中方法、控制器及计算机可读存储介质。对中系统包括：机械对中装置，用于在处于工作状态时使钢轨探伤车车轮与钢轨内侧贴合，以使钢轨探伤车机械对中；定位装置，用于获得钢轨探伤车当前的位置信息；控制装置，用于根据位置信息及轨道电子地图，识别钢轨探伤车前方设定距离钢轨类型，还用于在识别钢轨类型为直轨，控制机械对中装置进入工作状态，在识别钢轨类型为弯轨，控制机械对中装置退出工作状态。基于本发明实施例的对中系统，前方为直轨时，通过机械对中装置保证对中效果。前方为弯轨时不受到机械对中装置的作用，钢轨探伤车可以保持较高的速度通过弯轨，保证钢轨探伤车在高速探伤作业时的安全性。

Description

一种钢轨探伤车对中系统、对中方法以及控制器

技术领域

本申请涉及钢轨无损探伤技术领域，特别是涉及一种钢轨探伤车对中系统、对中方法、控制器以及计算机可读存储介质。

背景技术

铁路运输具有运量大、成本低的优点，但是在役钢轨由于列车的长期作用容易产生损伤，所以需要及时核查钢轨状态，并尽快处理钢轨损伤。否则，钢轨断裂会带来重大人身财产损失。

一般可通过钢轨探伤车对钢轨进行损伤检查。钢轨探伤车上设置有超声波探伤装置。钢轨的伤损状态不同会导致超声波探伤装置接收到的超声波回波信号不同，超声波探伤装置即可根据超声波回波信号检测钢轨伤损状态。但是当超声波探伤装置未与钢轨中性线对齐时，会导致超声波探伤装置无法接收到超声波回波信号，造成探伤效果不好。因此，探伤作业的效果与超声波探伤装置的对中效果息息相关。

目前，现有技术中钢轨探伤车的对中系统有着在高速探伤作业时，无法保证钢轨探伤车可安全走行在钢轨上的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够快速对中的钢轨探伤车的对中系统、对中方法、控制器以及计算机存储介质。

一种钢轨探伤车对中系统，所述对中系统包括：机械对中装置，用于在处于工作状态时能够使钢轨探伤车的车轮与钢轨内侧贴合，以使钢轨探伤车的超声波探伤装置的中心与钢轨中心线对中；定位装置，用于获得所述钢轨探伤车当前的位置信息；控制装置，与所述机械对中装置以及所述定位装置电性连接，用于根据所述位置信息以及轨道电子地图，识别所述钢轨探伤车前方设定距离内钢轨的类型，还用于在识别到钢轨的类型为直轨时，控制所述机械对中装置进入所述工作状态，以及在识别到所述钢轨的类型为弯轨时，控制所述机械对中装置退出所述工作状态。

在其中一个实施例中，所述机械对中装置包括：顶压机构，用于与所述钢轨探伤车的车轮接触；机械对中气缸，所述机械对中气缸的控制端与所述控制装置电性连接，所述机械对中气缸的缸筒两端的活塞杆与所述顶压机构机械连接，所述机械对中气缸的活塞杆运动时能够使所述顶压机构与所述钢轨探伤车的车轮接触，以使所述钢轨探伤车的车轮与钢轨内侧贴合。

在其中一个实施例中，所述顶压机构为板状结构。

在其中一个实施例中，所述定位装置包括北斗定位器或GPS定位器。

在其中一个实施例中，所述对中系统还包括：偏移采集装置，与所述控制装置电性连接，用于采集所述钢轨探伤车的超声波探伤装置的中心与钢轨中心线的偏移量；驱动装置，与所述控制装置电性连接，与所述超声波探伤装置机械连接，用于根据接收到的修正偏移控制信号，驱动所述超声波探伤装置，以修正所述超声波探伤装置的中心与钢轨中心线的偏移量；所述控制装置还用于在所述机械对中装置使所述钢轨探伤车的车轮与钢轨内侧贴合时，根据所述偏移采集装置反馈的所述偏移量向所述驱动装置发送所述修正偏移控制信号。

在其中一个实施例中，所述偏移采集装置包括一个或多个激光传感器。

在其中一个实施例中，所述驱动装置包括伺服电机。

另一方面，本发明实施例还提供一种对中方法，所述方法包括：获取钢轨探伤车的位置信息；根据所述位置信息以及轨道电子地图，识别钢轨探伤车前方设定距离内钢轨的类型；在识别到钢轨的类型为直轨时，控制机械对中装置进入工作状态，在识别到钢轨的类型为弯轨时，控制所述机械对中装置退出工作状态；其中，所述机械对中装置用于在处于所述工作状态时使所述钢轨探伤车的车轮与钢轨内侧贴合。

再一方面，本发明实施例还提供一种对中系统的控制器，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法的步骤。

又一方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

基于本发明实施例的对中系统，通过定位装置获取钢轨探伤车的当前位置信息，结合轨道电子地图和位置信息，识别钢轨探伤车前方即将通过的钢轨的类型。当钢轨探伤车前方为直轨时，控制机械对中装置进行对中，保证钢轨探伤车的探伤效果。当钢轨探伤车前方为弯轨时，控制机械对中装置退出工作状态，此时钢轨探伤车不受到机械对中装置的作用，所以钢轨探伤车可以保持较高的速度通过弯轨，保证钢轨探伤车在高速探伤作业时的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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。

图1为一个实施例中对中系统的结构框图；

图2为一个实施例中机械对中装置的结构示意图；

图3为另一个实施例中对中系统的结构框图；

图4为一个实施例中通过驱动装置使超声波探伤装置对中的使用环境图；

图5为一个实施例中激光传感器获取偏移量的原理示意图；

图6为一个实施例对中方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

正如背景技术所述，现有技术中的钢轨探伤车的对中系统有着在高速探伤作业时，无法保证钢轨探伤车可安全走行在钢轨上的问题，经发明人研究发现，出现这种问题的原因在于，现有技术中常采用涨轮式结构实现机械对中，即通过在钢轨探伤车的车辆施加作用力，使得钢轨探伤车的车轮与钢轨贴合。在探伤作业的速度较低时，这种结构能达到很好的对中效果。但是当钢轨探伤车高速运行在弯轨上时，钢轨探伤车受到离心力作用有远离弯轨曲率中心的趋势，若保持对钢轨探伤车车轮持续作用，将大大提高钢轨探伤车脱离轨道的风险，所以钢轨探伤车在遇到弯轨时不得不大大降低行走速度，以保证安全。

基于此，本发明提供了一种钢轨探伤车的对中系统、对中方法、控制器以及计算机可读存储介质。

在一个实施例中，如图1所示，对中系统包括控制装置100、机械对中装置150以及定位装置190。机械对中装置150用于在处于工作状态时能够使钢轨探伤车的车轮30与钢轨50内侧贴合。可以理解，机械对中装置150在进入工作状态后能够通过机械手段施加作用力到钢轨探伤车的车轮30上，使得钢轨探伤车车轮30与钢轨50内侧贴合。当钢轨探伤车车轮30与钢轨50内侧处于贴合状态时，车轮30中心与钢轨50中心对齐。此时，钢轨探伤车在作业时受到钢轨50状态、钢轨50宽度等外部环境影响时，由于机械对中装置150对钢轨探伤车的持续作用力，钢轨探伤车的车轮30与钢轨50之间的相对位置固定，可保证对中效果。

定位装置190用于获取钢轨探伤车的位置信息。具体而言，位置信息包括钢轨探伤车的行走方向、行走速度、当前位置经纬度等。控制装置100与定位装置190连接，控制装置100还用于根据上述位置信息以及轨道电子地图，识别钢轨探伤车前方设定距离内钢轨50的类型。具体而言，轨道电子地图能够提供钢轨50线路轨迹，控制装置100根据钢轨探伤车的位置信息确定钢轨探伤车在轨道电子地图中的位置。设定距离内的钢轨50为钢轨探伤车即将通过的钢轨50。

控制装置100在确定了钢轨探伤车在轨道电子地图中的位置后，结合轨道电子地图提供的钢轨50线路轨迹与钢轨探伤车的行走速度、行走方向，确定前方钢轨50的类型。钢轨50类型包括直轨与弯轨。控制装置100在识别到钢轨50类型为直轨时，控制机械对中装置150处于所述工作状态。可以理解，当钢轨探伤车运行在直轨上时，控制机械对中装置150进入或保持在工作状态，保证此时的初步对中效果。控制装置100在识别到钢轨50类型为弯轨时，控制机械对中装置150退出工作状态。可以理解，当钢轨探伤车运行在弯轨上时，钢轨探伤车受到离心力作用有远离弯轨曲率中心的趋势，若保持机械对中装置150持续作用，将可能提高钢轨探伤车脱离轨道的风险。因此，当钢轨探伤车即将通过弯轨时，控制装置100控制机械对中装置150退出工作状态。

基于本发明实施例的对中系统，通过定位装置获取钢轨探伤车的当前位置信息，结合轨道电子地图和位置信息，识别钢轨探伤车前方即将通过的钢轨的类型。当钢轨探伤车前方为直轨时，控制机械对中装置进行对中，保证钢轨探伤车的探伤效果。当钢轨探伤车前方为弯轨时，控制机械对中装置退出工作状态，此时钢轨探伤车不受到机械对中装置的作用，所以钢轨探伤车可以保持较高的速度通过弯轨，保证钢轨探伤车在高速探伤作业时的安全性。

在一个实施例中，如图2所示，机械对中装置150包括顶压机构157与机械对中气缸。顶压机构157用于与钢轨探伤车的车轮30接触。可以理解，通过顶压结构增加机械对中装置150与钢轨探伤车车轮30的接触面积，以使机械对中装置150的作用力更为均匀的施加在钢轨探伤车的车轮30上。在一个优选实施例中，顶压机构157为板状结构。

机械对中气缸的控制端与控制装置100电性连接。可以理解，控制装置100通过向机械对中气缸的控制端输出控制指令，以控制机械对中气缸进入或退出工作状态。机械对中气缸缸筒151两端的活塞杆154与顶压机构157机械连接，机械对中气缸的活塞杆154运动时能够使顶压机构157与钢轨探伤车的车轮30接触，以使钢轨探伤车的车轮30与钢轨50内侧贴合。具体而言，机械对中气缸可以为双活塞杆气缸，当机械对中气缸进入工作状态后，缸筒151内压力增加，推动缸筒151两端的活塞杆154运动(如图2中所示方向)，顶压机构157在活塞杆154的带动下与钢轨探伤车的车轮30接触并持续作用在钢轨探伤车的车轮30上，将钢轨探伤车的车轮30顶压在钢轨50的内侧，使钢轨探伤车的车轮30与钢轨50保持贴合状态。另外，本实施例中机械对中气缸的活塞杆的运动方向仅为示意性而非限定，只要机械对中气缸的活塞杆运动时能够有令钢轨探伤车的车轮与钢轨内侧贴合的分作用力即可。

在一个实施例中，定位装置190可以为北斗定位器或GPS定位器。

在一个实施例中，如图3所示(粗线表征机械连接，细线表征电性连接)，对中系统还包括：偏移采集装置170、驱动装置130。偏移采集装置170用于采集钢轨探伤车的超声波探伤装置300的中心与钢轨50中心线的偏移量。具体而言，钢轨50中心线为与钢轨探伤车行走方向平行的，经过钢轨50宽度方向中点的直线。偏移量为超声波探伤装置300的中心到钢轨50中心线之间的距离。通过采集上述偏移量，可以得知超声波探伤装置300的实际对中效果。

请继续参阅图4，驱动装置130与超声波探伤装置300机械连接，用于根据接收到的修正偏移控制信号，驱动超声波探伤装置300，以修正超声波探伤装置300的中心与钢轨50中心线的偏移量。具体而言，在超声波探伤装置300与钢轨50中心线出现偏移量时，可以通过直接改变超声波探伤装置300的位置，以减小超声波探伤装置300的中心与钢轨50中心线之间的距离。

控制装置100与偏移采集装置170、驱动装置130电性连接。控制装置100用于在钢轨探伤车开始探伤作业时，控制机械对中装置150进入工作状态。可以理解，因为机械对中装置150的工作不依赖与数据处理的结果，响应速度较快，所以在作业刚开始时控制装置100先控制机械对中装置150实现初步对中。当机械对中装置150使钢轨探伤车的车轮30与钢轨50内侧贴合时，控制装置100根据偏移采集装置170反馈的偏移量向驱动装置130发送修正偏移控制信号，以修正超声波探伤装置300的中心与钢轨50中心线之间的偏移量。在完成初步对中后，机械对中装置150持续作用，保持钢轨探伤车的车轮30与钢轨50贴合，所以超声波探伤装置300的中心与钢轨50中心线之间的偏移量较小，驱动装置130可快速驱动超声波探伤装置300进行修正，实现及时精准对中。本实施例结合了机械对中装置150的快速响应特性以及根据超声波探伤装置300的中心与钢轨50中心线的偏移量进行精准修正，大大提高了对中响应速度，实现及时精准对中。

在一个实施例中，偏移采集装置170包括一个或多个激光传感器。在一个具体实施例中激光传感器可以为激光轮廓传感器。请参阅图5，激光传感器发射激光束至钢轨50上表面，并接收反射回来的激光束，根据反射激光束可以计算出任意两道激光之间的距离，图中b点为激光传感器中点发出的激光，a点到b点和c点到b点的距离相等，且A点到B点和C点到B点的距离相等。计算激光Aa与激光Bb之间的距离W1以及激光Cc与激光Bb之间的距离W2。当对中准确时，如图所示,W1应与W2相等。当钢轨探伤车的超声波探伤装置300的中心与钢轨50中心线出现偏移时，如图所示，W1与W2也应出现偏差，可根据W1与W2之间的差计算钢轨探伤车的超声波探伤装置300的中心与钢轨50中心线的偏移量。

在一个实施例中，驱动装置130包括伺服电机。

本发明实施例还提供一种对中方法，如图6所示，包括如下步骤：

S300，获取钢轨探伤车的位置信息。

S310，根据位置信息以及轨道电子地图，识别钢轨探伤车前方设定距离内钢轨的类型。

S330，在识别到钢轨类型为直轨时，控制机械对中装置进入工作状态，在识别到钢轨类型为弯轨时，控制机械对中装置退出工作状态。

根据钢轨探伤车前方设定距离内钢轨的类型，控制机械对中装置进入或退出工作状态。可以保证钢轨探伤车在直轨上作业时可以通过机械对中装置实现初步对中。在钢轨探伤车遇到弯轨时，从安全的角度考虑，控制机械对中装置退出工作状态。在钢轨探伤车行走安全的基础上实现及时准确对中。

应该理解的是，虽然图6流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图6中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本发明实施例还提供一种对中系统的控制器，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，处理器执行计算机程序时实现如下步骤：

获取钢轨探伤车的位置信息。根据位置信息以及轨道电子地图，识别钢轨探伤车前方设定距离内钢轨的类型。在识别到钢轨类型为直轨时，控制机械对中装置进入工作状态，在识别到钢轨类型为弯轨时，控制机械对中装置退出工作状态。

关于本发明对中系统的控制器的处理器执行程序时实现步骤的相关描述可以参见上述对中方法实施例中的描述，在此不再赘述。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：

获取钢轨探伤车的位置信息。根据位置信息以及轨道电子地图，识别钢轨探伤车前方设定距离内钢轨的类型。在识别到钢轨类型为直轨时，控制机械对中装置进入工作状态，在识别到钢轨类型为弯轨时，控制机械对中装置退出工作状态。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种钢轨探伤车对中系统，其特征在于，所述对中系统包括：

机械对中装置，用于在处于工作状态时能够使钢轨探伤车的车轮与钢轨内侧贴合，以使钢轨探伤车的超声波探伤装置的中心与钢轨中心线对中；

定位装置，用于获得所述钢轨探伤车当前的位置信息；

控制装置，与所述机械对中装置以及所述定位装置电性连接，用于根据所述位置信息以及轨道电子地图，识别所述钢轨探伤车前方设定距离内钢轨的类型，还用于在识别到钢轨的类型为直轨时，控制所述机械对中装置进入所述工作状态，以及在识别到所述钢轨的类型为弯轨时，控制所述机械对中装置退出所述工作状态。

2.根据权利要求1所述的钢轨探伤车对中系统，其特征在于，所述机械对中装置包括：

顶压机构，用于与所述钢轨探伤车的车轮接触；

机械对中气缸，所述机械对中气缸的控制端与所述控制装置电性连接，所述机械对中气缸的缸筒两端的活塞杆与所述顶压机构机械连接，所述机械对中气缸的活塞杆运动时能够使所述顶压机构与所述钢轨探伤车的车轮接触，以使所述钢轨探伤车的车轮与钢轨内侧贴合。

3.根据权利要求2所述的钢轨探伤车对中系统，其特征在于，所述顶压机构为板状结构。

4.根据权利要求1所述的钢轨探伤车对中系统，其特征在于，所述定位装置包括北斗定位器或GPS定位器。

5.根据权利要求1所述的钢轨探伤车对中系统，其特征在于，所述对中系还包括：

偏移采集装置，与所述控制装置电性连接，用于采集所述钢轨探伤车的超声波探伤装置的中心与钢轨中心线的偏移量；

驱动装置，与所述控制装置电性连接，与所述超声波探伤装置机械连接，用于根据接收到的修正偏移控制信号，驱动所述超声波探伤装置，以修正所述超声波探伤装置的中心与钢轨中心线的偏移量；

所述控制装置还用于在所述机械对中装置使所述钢轨探伤车的车轮与钢轨内侧贴合时，根据所述偏移采集装置反馈的所述偏移量向所述驱动装置发送所述修正偏移控制信号。

6.根据权利要求5所述的钢轨探伤车对中系统，其特征在于，所述偏移采集装置包括一个或多个激光传感器。

7.根据权利要求5所述的钢轨探伤车对中系统，其特征在于，所述驱动装置包括伺服电机。

8.一种对中方法，其特征在于，所述方法包括：

获取钢轨探伤车的位置信息；

根据所述位置信息以及轨道电子地图，识别钢轨探伤车前方设定距离内钢轨的类型；

在识别到钢轨的类型为直轨时，控制机械对中装置进入工作状态，在识别到钢轨的类型为弯轨时，控制所述机械对中装置退出工作状态；其中，所述机械对中装置用于在处于所述工作状态时使所述钢轨探伤车的车轮与钢轨内侧贴合。

9.一种对中系统的控制器，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，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所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求8所述方法的步骤。

Images