CN115027529B - 一种便携式轨底扫查方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种便携式轨底扫查方法，通过驱动单发射探头和单接收探头在分别贴紧两个轨底侧面的情况下，沿钢轨的长度方向反向运动，实现轨底横向宽度的全面检测；同时通过各个贴紧轨底顶面并且与钢轨的长度方向呈不同偏角的单接收探头，对轨底脚的边缘、轨底角、以及轨底与轨腰的结合区进行扫查检测，实现对轨底焊缝不同区域的扫查，从而达到更加方便地对焊缝轨底进行全方位扫查的目的，无需采用多种设备对多种不同的区域进行不同类型的扫查，降低扫查工作量，提高焊缝轨底扫查的效率和准确度。

Description

一种便携式轨底扫查方法
技术领域
本发明涉及钢轨探伤技术领域，尤其涉及一种便携式轨底扫查方法。
背景技术
目前，高铁轨道采用多段无缝钢轨进行焊接铺设而成。在钢轨的日常维护中，由于存在焊缝多、分布广、行程长等特点，扫查作业受人为操作影响较大，导致对焊缝轨底进行人工扫查的效率低；而且轨底存在多种伤损多发区域，单一的扫查模式无法完全覆盖到，需要采用多种设备对多种不同的区域进行不同类型的扫查，所需的工作量非常大。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种便携式轨底扫查方法，这种便携式轨底扫查方法能够更加方便地对焊缝轨底进行全方位扫查，提高焊缝轨底扫查的效率和准确度。采用的技术方案如下：
一种便携式轨底扫查方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将扫查装置的门型扫查架放置在钢轨上，使门型扫查架上的轨顶轮贴紧钢轨的轨头踏面、轨侧轮贴紧轨头侧面、轨底轮贴紧轨底顶面；
（2）将扫查装置移动至轨底焊缝区域，然后将扫查装置固定在钢轨上；
（3）将贴紧在两个轨底侧面上一个单发射探头和一个单接收探头连接检测仪器，然后驱动单发射探头和单接收探头沿钢轨的长度方向进行同时同速反向移动，对轨底横向宽度进行K型扫查检测；
（4）松开扫查装置，将贴紧在两侧的轨底顶面上的多个单收发探头连接检测仪器，推动扫查装置沿钢轨移动，对轨底脚的边缘、轨底角、以及轨底与轨腰的结合区进行扫查检测；
（5）将扫查装置移动至下一个轨底焊缝区域，重复步骤（2）至步骤（4）。
上述扫查装置的扫查架通常包括顶板和两个侧架，两个侧架的上端分别连接在顶板的两条侧边而形成门型状；轨顶轮可转动安装在顶板上，轨侧轮通过侧轮调节机构可调节安装在顶板相应外侧，轨底轮可转动安装在相应的侧架底部。手持门型扫查架沿钢轨移动时，轨顶轮贴紧轨头踏面，至少两个轨侧轮从轨头的两侧卡在轨头两侧并贴紧相应的轨头侧面，至少两个轨底轮分别贴紧两侧相应的轨底顶面。前述侧轮调节机构用于根据钢轨的实际尺寸调节轨侧轮，使轨侧轮贴紧轨头侧面。
上述步骤（3）中，单发射探头和单接收探头在分别贴紧两个轨底侧面的情况下，沿钢轨的长度方向同时同速反向运动，如图1所示，TR1为单发射探头，TR2为单接收探头，TR1和TR2沿着轨底角侧面同时、同速、反向移动，对轨底焊缝宽度方向0~150mm范围内进行扫查检测；在进行K型扫查时，如图2所示，当TR1从A1移动至A2时，TR2从B1移动至B2，将轨底分为若干段，随着探头的相向移动对轨底逐段进行检测；TR1位于A1位置时，TR2位于B1位置，如果C1位置有伤，就会把TR1发出的声波反射给TR2，即可把伤损扫查出来；TR1往A2、TR2同步往B2位置移动，针对扫查的区域也同步从C1到C2，这样通过TR1、TR2两个探头进行对打，直至实现轨底横向宽度的全面检测，达到扫查整个截面伤损情况的目的。
上述步骤（4）中，通过贴紧在两侧的轨底顶面上的多个单收发探头连接检测仪器，对轨底脚的边缘、轨底角、以及轨底与轨腰的结合区进行扫查检测，对K型扫查区域外的其他伤损高发区域进行针对性的扫查。
作为本发明的优选方案，所述步骤（4）中，贴紧在两侧的轨底顶面上的单收发探头分为两组，每组均包括一个5°探头、一个0°探头和和一个30°探头，5°探头、0°探头和30°探头沿钢轨的长度方向依次设置，并且分别与钢轨的长度方向呈外偏5°、0°、内偏30°的偏角；0°探头处于5°探头的内侧；0°探头和5°探头均采用二次波探测轨底角上半部分、以及一、三次波探测轨底角下半部分，30°探头采用二次波探测对侧轨底与轨腰接合区。
为方便说明，本说明书所述内、外均以待测钢轨的对中线为基准，靠近对中线的视为内侧，远离对中线的视为外侧。贴紧在两侧的轨底顶面上的单收发探头分为两组，每组均包括0°探头、5°探头和30°探头共三个单收发探头，实现对轨底焊缝不同区域的扫查。如图3、图4所示，0°探头和外偏5°探头在横向位置上错开，使得能够覆盖轨底脚的边缘，加强对该区域的探伤能力。如图5、图6所示，内偏30°探头采用二次波探测对侧轨底与轨腰接合区，声束从内偏30°探头发出到轨底、经反射后到达轨底与轨腰的结合区。
作为本发明进一步的优选方案，所述门型扫查架上设有第一编码轮，第一编码轮的轮体与轨顶轮接触配合并且第一编码轮的轮轴与轨顶轮的轮轴平行；所述步骤（2）中移动门型扫查架时，由轨顶轮带动第一编码轮，测量门型扫查架的移动距离。
作为本发明进一步的优选方案，所述步骤（3）中进行K型扫查检测时，是通过K扫驱动机构驱动单发射探头和单接收探头在分别贴紧两个轨底侧面的情况下，沿钢轨的长度方向同时同速反向运动。
作为本发明更进一步的优选方案，所述门型扫查架包括顶板和两个侧架，两个侧架的上端分别连接在顶板的两条侧边而形成门型状；所述K扫驱动机构包括主动轮、多个第一从动轮、多个第二从动轮、张紧带、两条导轨和两个滑座；主动轮设置在顶板上，两根导轨沿钢轨的长度方向分别设置在相应的侧架的下端，多个第一从动轮、多个第二从动轮分设在顶板和两个侧架上，并且两根导轨的两侧分别设有至少一个第二从动轮，第一从动轮的轴向与钢轨的长度方向一致，第二从动轮的轴向与第一从动轮的轴向垂直；张紧带依次绕过主动轮、各个第一从动轮、各个第二从动轮并张紧；两个滑座可滑动地安装在相应的导轨上并且均与张紧带固定连接，单发射探头和单接收探头安装在相应的滑座上；当转动主动轮时，其中一个滑座沿导轨向前移动，相对的另一个滑座则沿导轨向后移动，使单发射探头和单接收探头同时同速反向移动。
作为本发明再更进一步的优选方案，所述侧架上设有第二编码轮，所述张紧带绕过第二编码轮；所述步骤（3）中，张紧带带动第二编码轮转动以测量张紧带移动的距离，进而测量单发射探头与单接收探头相对移动的距离。通过第二编码轮可以确定单发射探头与单接收探头的相对位置，即可确定伤损所在位置，进而画出伤损的B显图形。
作为本发明再更进一步的优选方案，所述顶板设有止动座，止动座的下表面露出至顶板的下表面，止动座的下表面设有摩擦垫和磁铁；所述步骤（2）和步骤（4）中，通过摆动止动座的手柄，使其下表面的摩擦垫和磁铁吸附或离开在轨头踏面上，使门型扫查架固定在钢轨上或从钢轨上松开。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明便携式轨底扫查方法通过驱动单发射探头和单接收探头在分别贴紧两个轨底侧面的情况下，沿钢轨的长度方向反向运动，实现轨底横向宽度的全面检测；同时通过各个贴紧轨底顶面并且与钢轨的长度方向呈不同偏角的单接收探头，对轨底脚的边缘、轨底角、以及轨底与轨腰的结合区进行扫查检测，实现对轨底焊缝不同区域的扫查，从而达到更加方便地对焊缝轨底进行全方位扫查的目的，无需采用多种设备对多种不同的区域进行不同类型的扫查，降低扫查工作量，提高焊缝轨底扫查的效率和准确度。
附图说明
图1为单发射探头TR1、单接收探头TR2的扫查移动示意图；
图2为单发射探头TR1、单接收探头TR2的主声束探测示意图；
图3为0°探头和外偏5°探头的主声束探测侧视示意图；
图4为0°探头和外偏5°探头的主声束探测前视示意图；
图5为内偏30°探头的主声束探测斜45°示意图；
图6为内偏30°探头的主声束探测俯视示意图；
图7为本发明优选实施方式的立体图；
图8为本发明优选实施方式另一方向的立体图
图9为图7的俯视图；
图10为图7的仰视图；
图11为滑座与第一探头座的装配示意图；
图12为第二探头座的剖视示意图；
图13为本发明优选实施方式与钢轨的装配示意图（省略标示）；
其中，各标示为：1-门型扫查架，11-顶板，12-侧架；121-转接盒，13-轨顶轮，14-轨侧轮，15-轨底轮，16-第一编码轮；17-侧轮调节机构，171-侧轮座，172-侧轮调节螺栓，173-侧轮导向杆，174-第四压簧；18-提手，19-止动座，191-摩擦垫，192-磁铁；TR1-单发射探头，TR2-单接收探头，TR3/TR4-内偏30°单收发探头，TR5/TR6-0°探头单收发探头，TR7/TR8-外偏5°单收发探头；2第二探头座，22-安装腔，21-安装板，23-第三压簧；3-K扫驱动机构，31-主动轮，32-第一从动轮，33-第二从动轮，34-张紧带，35-导轨，36-滑座，37-第一探头座，371-探头座体，372-探头座压紧螺丝，373-弹性销，374-第一导向孔，375-第一压簧，376-第二压簧，38-第二编码轮。
具体实施方式
下面结合附图和本发明的优选实施方式做进一步的说明。
本实施例提供了扫查装置的一种具体实施方式，如图7至图10所示，扫查装置包括用于安装在钢轨上的门型扫查架1、以及多个设置在门型扫查架1上的探头；门型扫查架1包括顶板11和两个侧架12，两个侧架12的上端分别连接在顶板11的两条侧边而形成门型状；在本实施例中，门型扫查架1上设有一个轨顶轮13、四个轨侧轮14和两个轨底轮15；轨顶轮13可转动安装在顶板11上，顶板11上还设有第一编码轮16，第一编码轮16的轮体与轨顶轮13接触配合并且第一编码轮16的轮轴与轨顶轮13的轮轴平行，在门型扫查架1沿钢轨移动时轨顶轮13能够贴紧钢轨的轨头踏面，并且通过轨顶轮13带动第一编码轮16，以测量门型扫查架1的移动距离；轨侧轮14通过侧轮调节机构17可调节安装在顶板11相应外侧，侧轮调节机构17包括侧轮座171、侧轮调节螺栓172和侧轮导向杆173，侧轮座171上设有第三导向孔（图中未标示）和第二通孔（图中未标示），顶板11的侧边设有与第二通孔相对应的第二螺纹盲孔（图中未标示），侧轮调节螺栓172自外向内水平穿过第二通孔并锁在第二螺纹盲孔中，侧轮导向杆173与第三导向孔相套接并且侧轮导向杆173的内端固定连接在顶板11的侧边上，侧轮导向杆173在侧轮座171与顶板11之间套设有第四压簧174；轨侧轮14可转动地安装在侧轮座171上，在本实施例中，每个侧轮座171上安装有两个轨侧轮14，调节时，拧动侧轮调节螺栓172，通过第四压簧174使轨侧轮14与轨头侧面之间具有耦合压力，使轨侧轮14在轨头存在可能存在不同程度磨损的情况下仍能够贴紧轨头侧面；轨底轮15可转动安装在相应的侧架12底部；顶板11上设有提手18，使用时手持门型扫查架1沿钢轨移动至焊缝位置；侧架12上还设有转接盒121，转接盒121用于将门型扫查架1上的各个探头连接至相关的其他检测仪器；顶板11设有止动座19，止动座19的下表面露出至顶板11的下表面，止动座19的下表面设有摩擦垫191和磁铁192，当门型扫查架1推动至合适位置时，扳动止动座19的手柄，使其下表面的摩擦垫191和磁铁192吸附在轨头踏面上，从而将门型扫查架1固定。
如图7至图10所示，在本实施例中，探头包括两个第一探头和六个第二探头，两个第一探头为单发射探头TR1和单接收探头TR2，第二探头均为单收发探头，包括两个30°探头TR3和TR4、两个0°探头TR5和TR6、以及两个5°探头TR7和TR8，为方便阐述，下文各个探头均以标号指代；侧架12的下部设置有第二探头座2，第二探头座2开设有多个与第二探头相匹配的安装腔22，其中，TR3、TR4所对应的安装腔22与钢轨的长度方向呈内偏30°的偏角，TR5、TR6所对应的安装腔22与钢轨的长度方向一致，TR7、 TR8所对应的安装腔22与钢轨的长度方向呈外偏5°的偏角，并且TR5、TR6所对应的安装腔22处于TR7、 TR8所对应的安装腔22的内侧；如图12所示，以其中一个第二探头TR3为示例，安装腔22的上腔口设有安装板21，安装板21上开设有与各个第二探头的探头支杆相匹配的通孔（图中未标示），TR3处在相应的安装腔22中并露出至第二探头座外部，TR3的探头支杆上端的螺纹段穿过相应的通孔后套上垫片和锁上螺母（图中未标示），使TR3在安装腔22内上下滑动，TR3的探头支杆在安装板21与TR3的探头本体之间套设有第三压簧23，通过第三压簧23的弹力作用下使TR3能够贴紧在轨底顶面。
如图7至图10所示，门型扫查架1上设有使TR1、TR2分别贴紧在两个轨底侧面并且沿钢轨的长度方向同时同速反向运动的K扫驱动机构3；在本实施例中，K扫驱动机构3包括主动轮31、八个第一从动轮32、四个第二从动轮33、张紧带34、两条导轨35和两个滑座36；主动轮31设置在顶板11的前侧边上，两个第二探头座2分别设置在相应的侧架12的下端，两根导轨35沿钢轨的长度方向分别设置在相应的第二探头座2外侧；八个第一从动轮32分设在两个侧架12上，每个侧架12前后两侧的上部和下部均设置一个第一从动轮32，第一从动轮32的轴向与钢轨的长度方向一致，四个第二从动轮33分别设置在相应的两条导轨35的前后两侧，第二从动轮33的轴向与第一从动轮32的轴向垂直；张紧带34依次绕过主动轮31、各个第一从动轮32、各个第二从动轮33并张紧；侧架12上设有第二编码轮38，张紧带34绕过第二编码轮38，通过第二编码轮38来测量张紧带34移动的距离，从而精准测量TR1、TR2移动的距离；两个滑座36可滑动地安装在相应的导轨35上并且均与张紧带34固定连接，TR1、TR2通过第一探头座37安装在相应的滑座36上，第一探头座37包括探头座体371、探头座压紧螺丝372和弹性销373；如图11所示，以TR1为示例，探头座体371上设有水平方向的第一导向孔374和第二导向孔、以及竖直方向中的卡孔，滑座36上设有朝向外侧的第一螺纹盲孔（图中省略未标示）和竖直方向的第一通孔（图中省略未标示）；探头座压紧螺丝372的平滑段自外向内穿过第一导向孔374，并且探头座压紧螺丝372的螺纹段锁紧在第一螺纹盲孔中，探头座压紧螺丝372的平滑段在探头座体371与滑座36之间套设第一压簧375；TR1、TR2的探头支杆穿过第二导向孔，TR1、TR2的探头支杆在探头座体371与探头本体之间套设有第二压簧376；滑座36上的第一通孔与探头座体371上的卡孔上下相对，弹性销373自上至下穿过第一通孔，弹性销373的下端卡在卡孔中。放置固定好门型扫查架后，向内推动探头座体371，直至探头座体371被弹性销373卡住，通过第二压簧376使TR1、TR2与轨底侧面之间具有耦合压力，确保TR1、TR2的耦合性，使TR1、TR2能够贴紧在轨底侧面。张紧带34依次绕过主动轮31、各个第一从动轮32和各个第二从动轮33，当转动主动轮31时，其中一个滑座36沿导轨35向前移动，相对的另一个滑座36则沿导轨35向后移动，从而使TR1、TR2同时同速反向移动。完成扫查后，拔出弹性销373，使探头座体371在第一压簧375的作用下向外弹出，使TR1、TR2脱离轨底侧面。
下面结合上述扫查装置的具体实施方式，对本发明便携式轨底扫查方法做进一步的说明：
（1）将扫查装置放置在钢轨上，如图13所示，使扫查装置上的轨顶轮13贴紧钢轨的轨头踏面、轨侧轮14贴紧轨头侧面、轨底轮15贴紧轨底顶面；调节轨侧轮14时，拧动侧轮调节螺栓172，通过第四压簧174使轨侧轮14与轨头侧面之间具有耦合压力，使轨侧轮14在轨头存在可能存在不同程度磨损的情况下仍能够贴紧轨头侧面；
（2）手持提手18推动扫查装置移动至轨底焊缝区域，扳动止动座19的手柄，使其下表面的摩擦垫191和磁铁192吸附在轨头踏面上，从而将门型扫查架1固定然后将扫查装置固定在钢轨上；
（3）将贴紧在两个轨底侧面上的TR1和TR2连接检测仪器，然后手动转动主动轮31，其中一个滑座36沿导轨35向前移动，相对的另一个滑座36则沿导轨35向后移动，进而驱动TR1和TR2沿钢轨的长度方向进行同时同速反向移动，对轨底横向宽度进行K型扫查检测；通过第二编码轮可以确定TR1与TR2的相对位置，即可确定伤损所在位置，进而画出伤损的B显图形；
（4）将贴紧在两侧的轨底顶面上的TR3、TR4、TR5、TR6、TR7、TR8连接检测仪器，扳动止动座19的手柄，使其下表面的摩擦垫191和磁铁192离开轨头踏面而松开扫查装置；手持提手18推动扫查装置移动，使TR3和TR4采用二次波探测对侧轨底与轨腰接合区，声束从TR3和TR4发出到轨底、经反射后到达轨底与轨腰的结合区，TR5和TR6、TR7和TR8均采用二次波探测轨底角上半部分、以及一、三次波探测轨底角下半部分；
（5）将扫查装置移动至下一个轨底焊缝区域，重复步骤（2）至步骤（4）。
通过K扫驱动机构3驱动TR1、TR2在分别贴紧两个轨底侧面的情况下，沿钢轨的长度方向反向运动，实现轨底横向宽度的全面检测；两个30°探头TR3、TR4采用二次波探测对侧轨底与轨腰接合区，声束从内偏30°探头发出到轨底、然后发射后到达轨底与轨腰的结合区；两个0°探头TR5、TR6以及两个5°探头TR7、TR8均采用二次波探测轨底角上半部分、以及一、三次波探测轨底角下半部分，从而覆盖轨底脚的边缘，加强对该区域的探伤能力；通过上述各个探头的设置，实现对轨底焊缝不同区域的扫查，从而达到更加方便地对焊缝轨底进行全方位扫查的目的，无需采用多种设备对多种不同的区域进行不同类型的扫查，降低扫查工作量，提高焊缝轨底扫查的效率和准确度。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种便携式轨底扫查方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将扫查装置的门型扫查架放置在钢轨上，使门型扫查架上的轨顶轮贴紧钢轨的轨头踏面、轨侧轮贴紧轨头侧面、轨底轮贴紧轨底顶面；
（2）将扫查装置移动至轨底焊缝区域，然后将扫查装置固定在钢轨上；
（3）将贴紧在两个轨底侧面上一个单发射探头和一个单接收探头连接检测仪器，然后通过K扫驱动机构驱动单发射探头和单接收探头在分别贴紧两个轨底侧面的情况下，沿钢轨的长度方向进行同时同速反向移动，对轨底横向宽度进行K型扫查检测；
（4）松开扫查装置，将贴紧在两侧的轨底顶面上的多个单收发探头连接检测仪器，推动扫查装置沿钢轨移动，对轨底脚的边缘、轨底角、以及轨底与轨腰的结合区进行扫查检测；其中，贴紧在两侧的轨底顶面上的单收发探头分为两组，每组均包括一个5°探头、一个0°探头和一个30°探头，5°探头、0°探头和30°探头沿钢轨的长度方向依次设置，并且分别与钢轨的长度方向呈外偏5°、0°、内偏30°的偏角；0°探头处于5°探头的内侧；0°探头和5°探头均采用二次波探测轨底角上半部分、以及一、三次波探测轨底角下半部分，并且覆盖轨底脚的边缘；30°探头采用二次波探测对侧轨底与轨腰接合区；
（5）将扫查装置移动至下一个轨底焊缝区域，重复步骤（2）至步骤（4）；
所述门型扫查架包括顶板和两个侧架，两个侧架的上端分别连接在顶板的两条侧边而形成门型状；所述K扫驱动机构包括主动轮、多个第一从动轮、多个第二从动轮、张紧带、两条导轨和两个滑座；主动轮设置在顶板上，两根导轨沿钢轨的长度方向分别设置在相应的侧架的下端，多个第一从动轮、多个第二从动轮分设在顶板和两个侧架上，并且两根导轨的两侧分别设有至少一个第二从动轮，第一从动轮的轴向与钢轨的长度方向一致，第二从动轮的轴向与第一从动轮的轴向垂直；张紧带依次绕过主动轮、各个第一从动轮、各个第二从动轮并张紧；两个滑座可滑动地安装在相应的导轨上并且均与张紧带固定连接，单发射探头和单接收探头安装在相应的滑座上；当转动主动轮时，其中一个滑座沿导轨向前移动，相对的另一个滑座则沿导轨向后移动，使单发射探头和单接收探头同时同速反向移动。
2.根据权利要求1所述的便携式轨底扫查方法，其特征在于：所述门型扫查架上设有第一编码轮，第一编码轮的轮体与轨顶轮接触配合并且第一编码轮的轮轴与轨顶轮的轮轴平行；所述步骤（2）中移动门型扫查架时，由轨顶轮带动第一编码轮，测量门型扫查架的移动距离。
3.根据权利要求1所述的便携式轨底扫查方法，其特征在于：所述侧架上设有第二编码轮，所述张紧带绕过第二编码轮；所述步骤（3）中，张紧带带动第二编码轮转动以测量张紧带移动的距离，进而测量单发射探头与单接收探头相对移动的距离。
4.根据权利要求1所述的便携式轨底扫查方法，其特征在于：所述顶板设有止动座，止动座的下表面露出至顶板的下表面，止动座的下表面设有摩擦垫和磁铁；所述步骤（2）和步骤（4）中，通过摆动止动座的手柄，使其下表面的摩擦垫和磁铁吸附或离开在轨头踏面上，使门型扫查架固定在钢轨上或从钢轨上松开。
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