CN113030189A - 一种兼具防腐和监测功能的轨道表面工艺及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种兼具防腐和监测功能的轨道表面工艺及其检测方法，用于铁路交通轨道或道岔等的钢轨的裂纹损伤的长期在役监测，其特征于在钢轨表面涂覆防腐层和导电层，具体方法步骤如下：a.防腐绝缘层喷涂：在轨道容易腐蚀的部位，如轨底角、轨腰，进行绝缘防腐处理；b.导电层喷涂：在喷涂的绝缘层上，沿轨道横向方向直线喷涂长条带状的导电层，可形成电回路的导电带；c.防腐绝缘层喷涂：在导电层上喷涂一层防腐层。不但对钢轨进行了很好的防腐保护，而且实现简单易行、成本低的钢轨裂纹在役长期监测的功能。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及在线监测铁路道岔等的表面裂纹的长期监视检测技术，特别是涉及一种兼具防腐和监测功能的轨道表面工艺及其检测方法。
背景技术
铁路轨道交通作为现代交通和运输的重要工具，随着现代化建设，越来越多的高速铁路和城市轨道发展迅速，其安全性监测非常之重要，迫切需要长期的在线安全监测，特别是对道岔等形体特殊容易损坏的部分，其表面很容易形成裂纹，以及南方天气雨水较多，钢轨容易腐蚀生锈形成断裂，这些缺陷都是慢性形成的一个过程，依靠人工操作不但不容易被发现，而且检测的频率也必须相当的高，长期的在役监视检测更适合其安全性需求。
目前也有如涡流电磁检测一样适用于在役铁路轨道等的长期监测传感器装置，但大量排布的检测传感器探头，成本相对较高，迫切需要更加经济简单的在线监测方法设备，来适应目前日新月异的轨道交通的发展。
针对以上缺点问题，本发明采用如下技术方案。
发明内容
本发明的目的提供一种兼具防腐和监测功能的轨道表面工艺及其检测方法，公开的技术方案如下：
一种兼具防腐和监测功能的轨道表面工艺，用于铁路交通轨道或道岔等的钢轨的裂纹损伤的长期在役监测，其特征于在钢轨表面涂覆防腐层和导电层，具体方法步骤如下：
a.防腐绝缘层喷涂：在轨道容易腐蚀的部位，如轨底角、轨腰，进行绝缘防腐处理；
b.导电层喷涂：在喷涂的绝缘层上，沿轨道横向方向直线喷涂长条带状的导电层，可形成电回路的导电带；
c.防腐绝缘层喷涂：在导电层上喷涂一层防腐层。为节省材料，可以设置为仅在有导电层的部分再增加涂一层防腐层。
其中，还包括形成电回路的步骤，喷涂长条带状的导电层步骤中，长条带状导电层为沿钢轨横向并排，同一边的端部喷涂形成电连接，另外一边端部设置各个电连接节点。可以为两两固定连接为一个电回路，也可以所有同一边的端部电连接，灵活选择两个电连接节点形成临时的一个电回路。如道岔尖端部的设置为电连接，可以两两成对连接形成为电回路，或者道岔尖端部所有导电层形成电连接，在另一端部的各个节点选择检测电回路。
以及，喷涂的导电层为金属粉如铜粉或石墨烯所制作而成的超薄粉层，当钢轨产生裂纹时，由粉层喷涂制作而成的导电层不会有导电粘连。
本发明还公开一种兼具防腐和监测功能的检测方法，用于铁路交通轨道或道岔等的钢轨的裂纹损伤的长期在役监测，其特征于在钢轨表面喷涂长条带状的导电层形成电回路，具体监视检测方法步骤如下：
a. 钢轨表面处理：将钢轨表面分三层喷涂防腐层，第一层底层喷涂第一防腐绝缘层，第二层喷涂带状导电层，第三层喷涂第二防腐绝缘层；
b.形成电回路：沿轨道横向方向直线喷涂的带状导电层的一端部之间形成电连接，另一端部设置电连接节点；
c.电回路定时导通检测：当感应传感器开关检测到轨道有车辆通过，开启电回路的导通检测电路，对各选定的电回路进行电导通检测；
d.数据存储报警： LED指示灯不亮的对应导电层为不导通状态，判定为该部位钢轨具有裂纹异常；
e.数据无线传输：将检测异常数据无线传输给监控中心。
其中，所述的形成电回路步骤中，导电层的一端部两两形成电连接，另一端部节点两两形成电回路，导通检测时两两连接的两个电连接节点的形成固定电回路进行电路导通检测。
另一种方式，所述的形成电回路步骤中，所有横向并排导电层的同一边端部电连接在一起、另一边端部设置为检测电连接节点，导通检测时由控制器选择不同的两个节点作为一个电回路进行电路导通检测。
电节点灵活选择接通导电层的方法，可以灵性的选择钢轨监测的部位，如同侧面轨底角、对侧轨腰，形成回路。控制器可以实现各个节点轮流顺序检测，灵活选择性的监测的钢轨的各个部位。
本发明还公开一种兼具防腐和监测功能的检测装置，用于铁路交通轨道或道岔等的钢轨(1)的裂纹损伤的在役监测，检测装置(3)通过引线(11)电连接于钢轨(1)上的导电层 (12)的节点 (13)，其特征在于检测装置(3)包括电源(31)、感应开关(32)、控制器(33)、指示灯(34)以及通过引线(11)与钢轨(1)上的导电层 (12)的节点 (13)电连接的第一集成接口(35)和第二集成接口(36)，第一集成接口(35)和第二集成接口(36)与阵列的LED指示灯(34)形成电回路；其中，所述感应开关(32)感应到车辆经过时接通所述电回路的电源(31)，由控制器(33)控制通电时间，并收集各个电回路通电情况相关信号传输给监控检测中心。
进一步的，控制器(33)由用于控制电源接通时间的通电计时芯片(331)和用于对电回路接通计数通电的计数分配器芯片(332)来一起控制电回路接通时间，以及第一集成接口(35)和第二集成接口(36)和指示灯(34)电回路计数控制。通电计时芯片(331)为555定时器，所述的计数分配器芯片(332)为十进制计数器脉冲分配器芯片CD4017。芯片CD4017为脉冲门电路，开关顺序的输出电源，在所有导电层的同一侧端电连接在一起的情况下，很方便灵活的通过选择导电层的另一侧端部设置的电连接节点，从而依照监测钢轨的不同部位的需求，选择不同的电回路进行检测。
进一步的，控制器(33)还包括电信号无线传输装置，将计数的接通电回路的信号通过无线传输装置发送给监测中心。
据以上技术方案，本发明具有以下有益效果：。
一、本发明兼具防腐和监测功能的轨道表面工艺，通过三层喷涂，中间夹带长条形导电层为金属粉状薄层或者为石墨烯超薄粉层，对钢轨裂纹损伤很敏感，不但对钢轨进行了很好的防腐保护，而且实现简单易行、成本低的钢轨裂纹在役长期监测的功能；
二、本发明通过感应开关，感应到火车车辆经过时开启检测功能，不但节省了电能，而且很好的利用车辆振动的有利条件，不会因假性粘连而造成漏检，更加提高了检测的准确率；
三、本发明通过控制器连接导电层形成电回路的灵性选择，实现方便的选择监测钢轨的不同部位，以及可以方便更换想要检测的钢轨部位。
附图说明
图1为本发明最佳实施例的工艺流程示意图；
图2为本发明最佳实施例的工艺步骤示意图；
图3为本发明最佳实施例的方法流程示意图；
图4为本发明最佳实施例的实用状态示意图；
图5为本发明最佳实施例的使用状态导电层布层示意图；
图6为本发明最佳实施例的另一种使用状态导电层布层示意图；
图7为本发明最佳实施例的另一种使用状态示意图；
图8为本发明最佳实施例的另一种使用状态导电层布层示意图；
图9为本发明最佳实施例的装置结构示意图；
图10为本发明最佳实施例的控制电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
如图1和图2工艺流程所示，一种兼具防腐和监测功能的轨道表面工艺，用于铁路交通轨道或道岔等的钢轨的裂纹损伤的长期在役监测，其特征于在钢轨表面涂覆防腐层和导电层，具体方法步骤如下：
a.防腐绝缘层喷涂：在轨道容易腐蚀的部位，如轨底角、轨腰，进行绝缘防腐处理；
b.导电层喷涂：在喷涂的绝缘层上，沿轨道横向方向直线喷涂长条带状的导电层，可形成电回路的导电带；
c.防腐绝缘层喷涂：在导电层上喷涂一层防腐层。为节省材料，可以设置为仅在有导电层的部分再增加涂一层防腐层。
如图2中所示例中，钢轨表面处理中，A0中为未表面处理的钢轨1，A1工艺中在轨道最容易产生裂纹断裂的钢轨轨底和轨腰部分喷涂一层第一防腐绝缘层111，A2工艺中在防腐绝缘层111上横向分布喷涂长条形的导电层112，A3工艺中在有导电层112的表面覆盖喷涂一层第二防腐绝缘层113。
如图4、图5、图6所示，还包括形成电回路的步骤，喷涂长条带状的导电层步骤中，长条带状导电层为沿钢轨横向并排，同一边的端部喷涂形成电连接，另外一边端部设置各个电连接节点。可以为两两固定连接为一个电回路，如图5中所示，相对两条导电层形成电回路，分别为a1b1c1和a2b2c2和 a3b3c3两两固定连接为三条长条形电回路；也可以如图6中所示，所有同一边的端部电连接成一个点c,灵活选择两个电连接节点形成临时的一个电回路，可以选择同一侧面的两条导电层，也可以选择相对两条形成回路。如道岔尖端部的设置为电连接，可以两两成对连接形成为电回路（如图5），或者道岔尖端部所有导电层形成电连接，在另一端部的各个节点选择检测电回路（如图6）。
以及，喷涂的导电层为金属粉如铜粉或石墨烯所制作而成的超薄粉层，当钢轨产生裂纹时，由粉层喷涂制作而成的导电层不会有导电粘连。
以及，如图3中方法流程，本发明还公开一种兼具防腐和监测功能的检测方法，用于铁路交通轨道或道岔等的钢轨的裂纹损伤的长期在役监测，其特征于在钢轨表面喷涂长条带状的导电层形成电回路，具体监视检测方法步骤如下：
a. 钢轨表面处理：将钢轨表面分三层喷涂防腐层，第一层底层喷涂第一防腐绝缘层，第二层喷涂带状导电层，第三层喷涂第二防腐绝缘层；
b.形成电回路：沿轨道横向方向直线喷涂的带状导电层的一端部之间形成电连接，另一端部设置电连接节点；
c.电回路定时导通检测：当感应传感器开关检测到轨道有车辆通过，开启电回路的导通检测电路，对各选定的电回路进行电导通检测；
d.数据存储报警： LED指示灯不亮的对应导电层为不导通状态，判定为该部位钢轨具有裂纹异常；
e.数据无线传输：将检测异常数据无线传输给监控中心。
其中，所述的形成电回路步骤中，导电层的一端部两两形成电连接，另一端部节点两两形成电回路，导通检测时两两连接的两个电连接节点的形成固定电回路进行电路导通检测。
另一种方式，所述的形成电回路步骤中，所有横向并排导电层的同一边端部电连接在一起、另一边端部设置为检测电连接节点，导通检测时由控制器选择不同的两个节点作为一个电回路进行电路导通检测。
电节点灵活选择接通导电层的方法，可以灵性的选择钢轨监测的部位，如同侧面轨底角、对侧轨腰，形成回路。控制器可以实现各个节点轮流顺序检测，灵活选择性的监测的钢轨的各个部位。
如图4至图10所示，本发明还公开一种兼具防腐和监测功能的检测装置，用于铁路交通轨道或道岔等的钢轨1的裂纹损伤的在役监测，检测装置3通过引线11电连接于钢轨1上的导电层 12的节点 13，其特征在于检测装置3包括电源31、感应开关32、控制器33、指示灯34以及通过引线11与钢轨1上的导电层12的节点 13电连接的第一集成接口35和第二集成接口36，第一集成接口35和第二集成接口36与阵列的LED指示灯34形成电回路；其中，所述感应开关32感应到车辆经过时接通所述电回路的电源31，由控制器33控制通电时间，并收集各个电回路通电情况相关信号传输给监控检测中心。
进一步的，控制器33由用于控制电源接通时间的通电计时芯片(331)和用于对电回路接通计数通电的计数分配器芯片332来一起控制电回路接通时间，以及第一集成接口35和第二集成接口36和指示灯34电回路计数控制。通电计时芯片331为555定时器，所述的计数分配器芯片332为十进制计数器脉冲分配器芯片CD4017。芯片CD4017为脉冲门电路，开关顺序的输出电源，在所有导电层的同一侧端电连接在一起的情况下，很方便灵活的通过选择导电层的另一侧端部设置的电连接节点，从而依照监测钢轨的不同部位的需求，选择不同的电回路进行检测，如图6和图8中的电回路所示，可以选择a3和b3作为一对监测钢轨的轨腰部分，选择同一侧面的a1和a2、或者b1和b2来分别监测两边轨底脚。
进一步的，控制器33还包括电信号无线传输装置，将计数的接通电回路的信号通过无线传输装置发送给监测中心。
如图10中电路图，由感应开关S2开启检测控制，控制器主要由555定时器芯片和计数器脉冲分配器芯片CD4017实现，多接口装置中连接LED指示灯，简单的实现了检测控制。
以上为本发明的其中一种实施方式。此外，需要说明的是，凡依本专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本专利的保护范围内。
Claims (10)
1.一种兼具防腐和监测功能的轨道表面工艺，用于铁路交通轨道或道岔等的钢轨的裂纹损伤的长期在役监测，其特征于在钢轨表面涂覆防腐层和导电层，具体方法步骤如下：
a.防腐绝缘层喷涂：在轨道容易腐蚀的部位，如轨底角、轨腰，进行绝缘防腐处理；
b.导电层喷涂：在喷涂的绝缘层上，沿轨道横向方向直线喷涂长条带状的导电层，可形成电回路的导电带；
c.防腐绝缘层喷涂：在导电层上喷涂一层防腐层。
2.根据权利要1所述的一种兼具防腐和监测功能的轨道表面工艺，其特征在于还包括形成电回路的步骤，喷涂长条带状的导电层步骤中，长条带状导电层为沿钢轨横向并排，同一边的端部喷涂形成电连接，另外一边端部设置各个电连接节点。
3.根据权利要1所述的一种兼具防腐和监测功能的轨道表面工艺，其特征在于喷涂的导电层为金属粉如铜粉或石墨烯所制作而成的超薄粉层，当钢轨产生裂纹时，由粉层喷涂制作而成的导电层不会有导电粘连。
4.一种兼具防腐和监测功能的检测方法，用于铁路交通轨道或道岔等的钢轨的裂纹损伤的长期在役监测，其特征于在钢轨表面喷涂长条带状的导电层形成电回路，具体监视检测方法步骤如下：
a. 钢轨表面处理：将钢轨表面分三层喷涂防腐层，第一层底层喷涂第一防腐绝缘层，第二层喷涂带状导电层，第三层喷涂第二防腐绝缘层；
b.形成电回路：沿轨道横向方向直线喷涂的带状导电层的一端部之间形成电连接，另一端部设置电连接节点；
c.电回路定时导通检测：当感应传感器开关检测到轨道有车辆通过，开启电回路的导通检测电路，对各选定的电回路进行电导通检测；
d.数据存储报警： LED指示灯不亮的对应导电层为不导通状态，判定为该部位钢轨具有裂纹异常；
e.数据无线传输：将检测异常数据无线传输给监控中心。
5.根据权利要4所述的一种兼具防腐和监测功能的检测方法，其特征在于所述的形成电回路步骤中，导电层的一端部两两形成电连接，另一端部节点两两形成电回路，导通检测时两两连接的两个电连接节点的形成固定电回路进行电路导通检测。
6.根据权利要4所述的一种兼具防腐和监测功能的检测方法，其特征在于所述的形成电回路步骤中，所有横向并排导电层的同一边端部电连接在一起、另一边端部设置为检测电连接节点，导通检测时由控制器选择不同的两个节点作为一个电回路进行电路导通检测。
7.一种兼具防腐和监测功能的检测装置，用于铁路交通轨道或道岔等的钢轨(1)的裂纹损伤的在役监测，检测装置(3)通过引线(11)电连接于钢轨(1)上的导电层 (12)的节点(13)，其特征在于检测装置(3)包括电源(31)、感应开关(32)、控制器(33)、指示灯(34)以及通过引线(11)与钢轨(1)上的导电层 (12)的节点 (13)电连接的第一集成接口(35)和第二集成接口(36)，第一集成接口(35)和第二集成接口(36)与阵列的LED指示灯(34)形成电回路；
其中，所述感应开关(32)感应到车辆经过时接通所述电回路的电源(31)，由控制器(33)控制通电时间，并收集各个电回路通电情况相关信号传输给监控检测中心。
8.根据权利要7所述的一种兼具防腐和监测功能的检测装置，其特征在于所述的控制器(33)由用于控制电源接通时间的通电计时芯片(331)和用于对电回路接通计数通电的计数分配器芯片(332)来一起控制电回路接通时间，以及第一集成接口(35)和第二集成接口(36)和指示灯(34)电回路计数控制。
9.根据权利要7所述的一种兼具防腐和监测功能的检测装置，其特征在于所述的通电计时芯片(331)为555定时器，所述的计数分配器芯片(332)为十进制计数器脉冲分配器芯片CD4017。
10.根据权利要7所述的一种兼具防腐和监测功能的检测装置，其特征在于所述的控制器(33)还包括电信号无线传输装置，将计数的接通电回路的信号通过无线传输装置发送给监测中心。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113552174A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-10-26 | 无锡风电设计研究院有限公司 | 风机叶片表面裂纹监测装置、方法及感应材料涂覆方法 |
| CN113624806A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-11-09 | 爱德森（厦门）电子有限公司 | 一种可定位道岔疲劳裂纹的监测方法及其系统装置 |
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| CN113624806B (zh) * | 2021-07-27 | 2024-02-27 | 爱德森（厦门）电子有限公司 | 一种可定位道岔疲劳裂纹的监测方法及其系统装置 |
| CN113552174A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-10-26 | 无锡风电设计研究院有限公司 | 风机叶片表面裂纹监测装置、方法及感应材料涂覆方法 |
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