CN115185215A - 钢轨焊接接头平直度检测方法及平直度曲线的计算方法 - Google Patents

钢轨焊接接头平直度检测方法及平直度曲线的计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出钢轨焊接接头平直度检测方法及平直度曲线的计算方法，涉及质量检测领域，具体地讲是涉及一种钢轨焊接接头平直度的检测方法。传感器向下沿钢轨长度方向走行；走行期间，传感器按设定的采样数据量n，在检测范围L内保持测量状态；所述采集数据传输至计算器进行计算，获得钢轨焊接接头平直度检测结果。本发明的检测方法及接头平直度曲线绘制方法，大大地提高了钢轨接头平直度检测以及平直度曲线绘制的精度和效率。同时实现了钢轨接头平直度检测至提供平直度曲线绘制的全过程自动化。

Description

钢轨焊接接头平直度检测方法及平直度曲线的计算方法
技术领域
本发明涉及质量检测，更具体地讲是涉及一种钢轨焊接接头平直度的检测方法。
背景技术
钢轨焊接接头(以下简称“接头”)是无缝线路的重要组成部分，对接头的平直度的控制是保证高速列车平稳运行的关键前提。在钢轨焊接过程中，需对每一个接头进行平直度检测，确保接头的平顺性。
根据我国现行铁道行业标准TB/T1632要求：“(1)焊接接头平直度的测量位置分别在：轨顶面纵向中心线、轨头侧面工作边上距轨顶面16mm处的纵向线；测量应以焊缝中心线两侧各500mm位置的钢轨表面作为基准点，测量长度1m，焊缝居中。(2)应使用非接触式传感器自动检测尺测量焊接接头平直度，其显示窗口直接显示平直度偏差。”
在钢轨焊接生产中，焊接接头的平顺性是保证铁路安全的关键。判断接头平顺性的方法之一是对接头进行平直度检测，只有平直度检测后符合标准要求的接头才能出厂使用。
根据我国现行铁道行业标准TB/T1632要求：“(1)焊接接头平直度的测量位置分别在：轨顶面纵向中心线、轨头侧面工作边上距轨顶面16mm处的纵向线；测量应以焊缝中心线两侧各500mm位置的钢轨表面作为基准点，测量长度1m，焊缝居中。(2)应使用非接触式传感器自动检测尺测量焊接接头平直度，其显示窗口直接显示平直度偏差。对自动检测尺的测量结果有异议时，可采用检测直尺和塞尺对接头进行测量确认。
目前最普遍的检测方法是是一种钢轨焊接接头平直度测量的便携式设备。人工放置在相应的检测位置，手动点击测量按钮后，获取平直度曲线。该便携式检测仪，检测仪内部安装了测距传感器。操作人员将检测仪放置接头顶面检测行车面，或放置接头侧面检测导向面。其工作原理是，检测仪内部传感器自动扫描钢轨表面获取距离数据，然后运算数据绘制曲线显示在与其通信的电脑软件上。
然而在大量的生产实践中，这种便携式平直度测量设备的明显缺陷是，每次测量200个数据，所获得检测数据量明显少。另外，便携式平直度测量设备的检测范围仅限于1m，无法满足测量1m以上检测范围L的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢轨焊接接头平直度检测方法，采用一种平行于导轨行走的距离传感器。在设定的检测范围内，依据设定的检测数据量连续地获取所需的检测数据。
本发明的目的之二，在于提供一种钢轨焊接接头平直度检测方法，可以依据检测的需求设定检测范围。
本发明的目的之三，在于提供一种钢轨焊接接头平直度检测方法，通过对检测范围的设定，使得传感器自动完成对该范围的内平直度的检测。
本发明的目的之四在于，提供一种对传感器所获取的系列数据进行处理的方法，依据所设定的检测数据和检测范围所获得检测数据进行计算，并绘制出钢轨焊接接头平直度曲线。
本发明的目的是这样实现的：
为达到上述目的，本发明提出一种钢轨焊接接头平直度曲线的绘制方法。其中，所述传感器向下沿钢轨长度方向走行；走行期间，传感器按设定的采样数据量n，在检测范围L内保持测量状态；所述采集数据传输至计算器进行计算，获得钢轨焊接接头平直度检测结果。
如上所述的钢轨焊接接头平直度检测方法，其中，通过传动机构的带动所述传感器平行于钢轨长度方向走行；所述传动机构至少包括动力源、传动机械和精密导轨，用于控制传感器的运动。
如上所述的钢轨焊接接头平直度检测方法，其中，所述采集数据量通过调节传感器的采样频率r设定。
如上所述的钢轨焊接接头平直度检测方法，其中，所述检测范围L由钢轨检测起点和终点分别设置至少一个信号开关控制。
如上所述的钢轨焊接接头平直度检测方法，其中，所述传感器走行范围大于所述检测范围L；传感器走行至检测范围L起点受控开始采集数据，至检测范围L终点受控停止采集数据。
如上所述的钢轨焊接接头平直度检测方法，其中，所述传感器在测量状态下保持与数据采集设备联接。
如上所述的钢轨焊接接头平直度检测方法，其中，所述检测范围L以焊缝为中心，沿钢轨长度方向向两侧延伸。
如上所述的钢轨焊接接头平直度检测方法，其中，所述传感器为测距传感器；所述采样数据为钢轨的上表面与传感器相对距离的数据。
为达到上述目的，本发明还提出一种钢轨焊接接头平直度曲线的绘制方法，至少包括有如下步骤：
S1获取数据：从数据采集设备中获取检测范围L中第1～第n个采样数据d；
S2建立数组：将检测范围L中第1～第n个采样数据d依序倒置，建立包括n个元素的一维数组A[n]；
S3数据存储：将一维数组A[n]存储为平直度测量的原始数据；
S4数据翻转：读取一维数组A[n]的首个数据dn，用该数据依序减去数组所有的数据，得出的差值作为数组B[n]；
S5坐标系转换：对B[n]数组中的所有元素分别按如下方式运算，得到构成C[n]数组一组数据：
bx-[bn×(x-1)]/n
其中：bx为B[n]数组中序号为x的数据；
n为采样数据量；x为数据的序号(1≤x≤n)；
S6数据存储：C[n]数组作为钢轨平直度曲线的纵坐标，存储数作为平直度检测数据。
S7曲线绘制：建立平直度曲线的X、Y坐标系；在横坐标X上以检测范围L内设定每个检测点的坐标值；在纵坐标Y上以C[n]数组中分别与纵坐标Y轴上对应的纵坐标值；连接每个由X、Y轴定义的坐标点，构成检测范围L内的钢轨平直度曲线。
如上所述钢轨焊接接头平直度曲线的绘制方法，其中，所述采样数据数量为：n＝(L×r)/v；
其中：n采样数据数量；L(mm)为检测范围；
r(Hz)为采样频率；v(mm/s)传感器走行速度。
如上所述钢轨焊接接头平直度曲线的绘制方法，其中，所述建立包括n个元素的一维数组A[n]为：
A[n]＝[a1、a2、a3…、ax…、an]＝[dn、dn-1、dn-2…、dx…、d3、d2、d1]；
其中：dn为第n个采样数据。x为数据的序号(1≤x≤n)。
如上所述钢轨焊接接头平直度曲线的绘制方法，其中，所述数组B[n]：
B[n]＝[b1、b2、b3…、bx…、bn]＝[0、(dn-1)-dn、(dn-2)-dn、…dx-dn…、d1-dn]；
其中：dn为第n个采样数据。
x为数据的序号(1≤x≤n)。
如上所述钢轨焊接接头平直度曲线的绘制方法，其中，所述数组C[n]：C[n]＝[c1、c2、c3…、bx…、bn]＝[b1、b2-bn/n、b3×(1-2/n)、…bx-[bn×(x-1)]/n…、bn×1/n]；
其中：dn为第n个采样数据。
x为数据的序号(1≤x≤n)。
如上所述钢轨焊接接头平直度曲线的绘制方法，其中，平直度曲线的纵坐标Y与横坐标X原点o优先为接头焊缝中心线。
如上所述钢轨焊接接头平直度曲线的绘制方法，其中，所述横坐标X上设定每个检测点的坐标值为：
-L2、-L/2+L/n、…、-L/2+xL/n、…、L/2；
其中：L为检测范围；n为采样数据数量；
x为采样数据的序号(1≤x≤n)；
-L2，L/2分别为以原点o为中心，检测范围L两端点的坐标点。
本发明的技术效果是显著的，
首先，本发明由于采用一种平行于导轨行走的距离传感器，依据设定的检测数据量，在设定的检测范围L内，实现连续地获取所需的检测数据的技术效果。
其次，本发明通过对钢轨检测起点21和终点22的设置方法，可以实现依据检测需求设定检测范围L的技术效果。从而克服了现有技术中的检测装置所具有的检测范围仅限于1m无法满足测量1m以上检测范围L的需要的缺陷。
第三，本发明中，用于设定检测范围L的信号开关，还可以同时实现传感器自动完成对该检测范围L内平直度的连续检测。
第四，通过提供一种对传感器2所获取的系列数据进行处理的方法，依据所设定的检测数据和检测范围L所获得检测数据进行计算，即可以直接自动绘制出钢轨焊接接头平直度曲线技术。
大量的试验证明，本发明的检测方法及接头平直度曲线绘制方法，大大地提高了钢轨接头平直度检测以及平直度曲线绘制的精度和效率。同时实现了钢轨接头平直度检测至提供平直度曲线绘制的全过程自动化。
附图说明
图1本发明钢轨平直度检测方法示意；
图2本发明测距传感器的采样数据示意图；
图3本发明平直度曲线图绘制方法的具体实施方式；
图4本发明上述实施例的平直度曲线图。
图中：1钢轨；11钢轨表面；13钢轨接头焊缝；
2传感器；21测量起点；22测量终点；
3数据采集区；4距离轨迹；
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种钢轨焊接接头平直度检测方法，通过传感器2对所检测的钢轨1进行测量，采集钢轨1表面与传感器2的相对距离数据；其特征在于，所述传感器2向下沿钢轨1长度方向走行；走行期间，传感器2按设定的采样数据量n，在检测范围L内保持测量状态；所述采集数据传输至计算器进行计算，获得钢轨焊接接头平直度检测结果。由于在本发明中采用了可以平行于导轨行走的距离传感器，依据设定的检测数据量，在设定的检测范围L内，实现连续地获取所需的检测数据的技术效果。
本发明的一个可实施方式中，通过传动机构的带动所述传感器2平行于钢轨长度方向走行；所述传动机构至少包括动力源、传动机械和精密导轨，用于控制传感器的运动，本实施方式中的所述传动机构可以采用常规技术方案。
本发明的一个可实施方式中，所述采集数据量是通过调节传感器2的采样频率r设定。
本发明的一个可实施方式中，所述检测范围L由钢轨检测起点21和终点22分别由设置至少一个信号开关控制，以确定发明的检测范围L。本实施方式中，可采用常规的信号开关技术，图1中所示。
显然，本发明通过对钢轨检测起点21和终点22的设置方法，可以实现依据检测需求设定检测范围L的技术效果。从而克服了现有技术中检测装置检测范围仅限于1m，无法满足测量1m以上检测范围L的需要的缺陷。
本发明的一个较佳的实施方式中，所述传感器走行范围大于所述检测范围L；传感器走行至检测范围L起点受控开始采集数据，至检测范围L终点受控停止采集数据。进一步，本发明中所述传感器2在测量状态下保持与数据采集设备联接。
本发明中，所述设定检测范围L的信号开关，还同时还控制传感器2走行至检测范围L起点21开始采集数据，至检测范围L终点22停止采集数据。使得传感器2能自动地完成对该检测范围的内平直度的连续检测。
本发明的另一种可实施方式中，所述检测范围L以钢轨接头焊缝13为中心、沿钢轨长度方向向两侧延伸。如图1所示，钢轨接头焊缝13沿钢轨长度方向分别延伸1/2L。本实施方式，是基于钢轨接头的平直度是受钢轨接头焊缝13的影响而产生。因此，将钢轨接头焊缝13设为检测范围L中心，可以有利于增加钢轨接头的平直度检测的精度。
所述传感器2为测距传感器；所述采样数据为钢轨的上表面与传感器相对距离的数据。如图1中的，传感器2延着轨迹4对钢轨上表面进行扫查，获取采样数据。
如图2所示，本发明还提供了一种钢轨焊接接头平直度曲线的绘制方法，至少包括有如下步骤：
S1获取数据：从数据采集设备中获取检测范围L中第1～第n个采样数据d，如图2中d1、……、dn-1、dn；
S2建立数组：将检测范围L中第1～第n个采样数据d依序倒置，建立包括n个元素的一维数组A[n]；
S3数据存储：将一维数组A[n]存储为平直度测量的原始数据；
S4数据翻转：读取一维数组A[n]的首个数据dn，用该数据依序减去数组所有的数据，得出的差值作为数组B[n]；
S5坐标系转换：对B[n]数组中的所有元素分别按如下方式运算，得到构成C[n]数组一组数据：
bx-[bn×(x-1)]/n
其中：bx为B[n]数组中序号为x的数据；
n为采样数据量；x为数据的序号(1≤x≤n)；
S6数据存储：C[n]数组作为钢轨平直度曲线的纵坐标，存储数作为平直度检测数据。
S7曲线绘制：建立平直度曲线的X、Y坐标系；在横坐标X上以检测范围L内设定每个检测点的坐标值；在纵坐标Y上以C[n]数组中分别与纵坐标Y轴上对应的纵坐标值；连接每个由X、Y轴定义的坐标点，构成检测范围L内的钢轨平直度曲线。
本发明的一个可实施方式中，所述采样数据数量为：n＝(L×r)/v；
其中：n采样数据数量；L(mm)为检测范围；
r(Hz)为采样频率；v(mm/s)传感器走行速度。
其中，步骤S2中，所述建立包括n个元素的一维数组A[n]为：
A[n]＝[a1、a2、a3…、ax…、an]＝[dn、dn-1、dn-2…、dx…、d3、d2、d1]；
其中：dn为第n个采样数据。x为数据的序号(1≤x≤n)。
步骤S4中，所述数组B[n]：
B[n]＝[b1、b2、b3…、bx…、bn]＝[0、(dn-1)-dn、(dn-2)-dn、…dx-dn…、d1-dn]；
其中：dn为第n个采样数据。
x为数据的序号(1≤x≤n)。
在步骤S5中，所述数组C[n]：
C[n]＝[c1、c2、c3…、bx…、bn]＝[b1、b2-bn/n、b3×(1-2/n)、…bx-[bn×(x-1)]/n…、bn×1/n]；
其中：dn为第n个采样数据。
x为数据的序号(1≤x≤n)。
参见图2，在本发明的，平直度曲线的纵坐标Y与横坐标X原点o优先为接头焊缝中心线。
在步骤S6中，所述横坐标X上设定每个检测点的坐标值为：
-L2、-L/2+L/n、…、-L/2+xL/n、…、L/2；
其中：L为检测范围；n为采样数据数量；
x为采样数据的序号(1≤x≤n)；
-L2，L/2分别为以原点o为中心，检测范围L两端点的坐标点。
本发明通过提供一种对传感器2所获取的系列数据进行处理的方法，依据所设定的检测数据和检测范围L所获得检测数据进行计算，即可以直接自动绘制出钢轨焊接接头平直度曲线技术。
针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (15)

1.一种钢轨焊接接头平直度检测方法，通过传感器对所检测的钢轨进行测量，采集钢轨表面与传感器的相对距离数据；其特征在于，所述传感器向下沿钢轨长度方向走行；走行期间，传感器按设定的采样数据量n，在检测范围L内保持测量状态；所述采集数据传输至计算器进行计算，获得钢轨焊接接头平直度检测结果。
2.如权利要求1所述的钢轨焊接接头平直度检测方法，其特征在于，通过传动机构的带动所述传感器平行于钢轨长度方向走行；所述传动机构至少包括动力源、传动机械和精密导轨，用于控制传感器的运动。
3.如权利要求1所述的钢轨焊接接头平直度检测方法，其特征在于，所述采集数据量通过调节传感器的采样频率r设定。
4.如权利要求1所述的钢轨焊接接头平直度检测方法，其特征在于，所述检测范围L由钢轨检测起点和终点分别设置至少一个信号开关控制。
5.如权利要求1或4所述的钢轨焊接接头平直度检测方法，其特征在于，所述传感器走行范围大于所述检测范围L；传感器走行至检测范围L起点受控开始采集数据，至检测范围L终点受控停止采集数据。
6.如权利要求1所述的钢轨焊接接头平直度检测方法，其特征在于，所述传感器在测量状态下保持与数据采集设备联接。
7.如权利要求1所述的钢轨焊接接头平直度检测方法，其特征在于，所述检测范围L以焊缝为中心，沿钢轨长度方向向两侧延伸。
8.如权利要求1所述的钢轨焊接接头平直度检测方法，其特征在于，所述传感器为测距传感器；所述采样数据为钢轨的上表面与传感器相对距离的数据。
9.一种钢轨焊接接头平直度曲线的绘制方法，至少包括有如下步骤：
S1获取数据：从数据采集设备中获取检测范围L中第1～第n个采样数据d；
S2建立数组：将检测范围L中第1～第n个采样数据d依序倒置，建立包括n个元素的一维数组A[n]；
S3数据存储：将一维数组A[n]存储为平直度测量的原始数据；
S4数据翻转：读取一维数组A[n]的首个数据dn，用该数据依序减去数组所有的数据，得出的差值作为数组B[n]；
S5坐标系转换：对B[n]数组中的所有元素分别按如下方式运算，得到构成C[n]数组一组数据：
bx-[bn×(x-1)]/n
其中：bx为B[n]数组中序号为x的数据；
n为采样数据量；x为数据的序号(1≤x≤n)；
S6数据存储：C[n]数组作为钢轨平直度曲线的纵坐标，存储数作为平直度检测数据；
S7曲线绘制：建立平直度曲线的X、Y坐标系；在横坐标X上以检测范围L内设定每个检测点的坐标值；在纵坐标Y上以C[n]数组中分别与纵坐标Y轴上对应的纵坐标值；连接每个由X、Y轴定义的坐标点，构成检测范围L内的钢轨平直度曲线。
10.如权利要求9所述钢轨焊接接头平直度曲线的绘制方法，其特征在于，所述采样数据数量为：n＝(L×r)/v；
其中：n采样数据数量；L(mm)为检测范围；
r(Hz)为采样频率；v(mm/s)传感器走行速度。
11.如权利要求9所述钢轨焊接接头平直度曲线的绘制方法，其特征在于，所述建立包括n个元素的一维数组A[n]为：
A[n]＝[a1、a2、a3…、ax…、an]＝[dn、dn-1、dn-2…、dx…、d3、d2、d1]；
其中：dn为第n个采样数据，x为数据的序号(1≤x≤n)。
12.如权利要求9所述钢轨焊接接头平直度曲线的绘制方法，其特征在于，所述数组B[n]：
B[n]＝[b1、b2、b3…、bx…、bn]＝[0、(dn-1)-dn、(dn-2)-dn、…dx-dn…、d1-dn]；
其中：dn为第n个采样数据；
x为数据的序号(1≤x≤n)。
13.如权利要求9所述钢轨焊接接头平直度曲线的绘制方法，其特征在于，所述数组C[n]：
C[n]＝[c1、c2、c3…、bx…、bn]＝[b1、b2-bn/n、b3×(1-2/n)、…bx-[bn×(x-1)]/n…、bn×1/n]；
其中：dn为第n个采样数据；
x为数据的序号(1≤x≤n)。
14.如权利要求9所述钢轨焊接接头平直度曲线的绘制方法，其特征在于，平直度曲线的纵坐标Y与横坐标X原点o优先为接头焊缝中心线。
15.如权利要求9或14所述钢轨焊接接头平直度曲线的绘制方法，其特征在于，所述横坐标X上设定每个检测点的坐标值为：
-L2、-L/2+L/n、…、-L/2+xL/n、…、L/2；
其中：L为检测范围；n为采样数据数量；
x为采样数据的序号(1≤x≤n)；
-L2，L/2分别为以原点o为中心，检测范围L两端点的坐标点。
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