CN121558880B - 一种用于铁路建设的铁轨检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁路建设技术领域，公开了一种用于铁路建设的铁轨检测装置，包括：待检测的铁轨本体，铁轨本体两侧具有凹槽，铁轨本体上安装有自行走驱动单元；还包括：与自行走驱动单元固定连接的公转驱动单元，公转驱动单元的一侧设有检测壳，检测壳的顶部固定有超声波探伤仪，检测壳的底部固定有U型板，U型板的底部安装有摆动件，摆动件的一端固定有超声波探伤头；本发明通过自行走驱动单元实现沿铁轨的自动移动，减少了人工操作的需求，大大提高了检测效率，通过公转驱动单元与调节单元的配合，能够灵活调整超声波探伤头的位置，确保其与铁轨表面保持最佳检测距离，从而提升检测精度。

Description

一种用于铁路建设的铁轨检测装置

技术领域

本发明涉及铁路建设技术领域，具体为一种用于铁路建设的铁轨检测装置。

背景技术

机车车辆是利用轮对的转动使之在钢轨上运行的一种铁路运输工具，因此，轮对是机车车辆所以零部件中最基本的部件。车轮踏面具有一定的强度，车轮在钢轨上转动时，由于接触产生的剪切压力作用，距离表面少许深入的内部成为疲劳裂纹的起点，产生微细裂纹，继而在运行中受到各种负荷因素的影响，发展成为月牙状裂纹或剥离状裂纹。

目前，现有技术对铁轨上的微细裂纹进行检测时主要依赖传统人工检测模式，需工作人员沿轨道徒步推进检测，该方式存在显著局限性：其一，劳动强度大，工作人员需在户外长时间行走作业，尤其在长距离轨道线路检测中，体力消耗极大；其二，检测效率低下，人工检测速度受人员行走速度、操作熟练度限制，难以满足大规模、高频次的检测需求；其三，检测精度不稳定，受工作人员经验水平、视觉疲劳、注意力集中度等主观因素影响，易出现漏检（如细微裂纹未识别）、误检（如将正常磨损误判为缺陷）等问题，无法保证检测结果的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于铁路建设的铁轨检测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于铁路建设的铁轨检测装置，包括：待检测的铁轨本体，所述铁轨本体两侧具有凹槽，所述铁轨本体上安装有自行走驱动单元；还包括：与所述自行走驱动单元固定连接的公转驱动单元，所述公转驱动单元的一侧设有检测壳，所述检测壳的顶部固定有超声波探伤仪，所述检测壳的底部固定有U型板，所述U型板的底部安装有摆动件，所述摆动件的一端固定有超声波探伤头；安装于所述检测壳和所述公转驱动单元之间的调节单元，所述调节单元用于调节所述超声波探伤头和所述铁轨本体之间的距离。

优选的，所述公转驱动单元包括连接架，所述连接架的一端固定有环形内齿板，所述环形内齿板的内侧设有与其进行同轴分布的环形导轨，所述环形导轨上滑动连接有滑动块，所述滑动块上转动连接有转轴一，所述转轴一的一端固定有与所述环形内齿板啮合连接的齿轮，另一端通过联轴器固定连接有减速电机一，所述减速电机一与所述调节单元固定连接。

优选的，所述调节单元包括与所述减速电机一固定连接的调节板，所述调节板的顶部固定连接有减速电机二，所述减速电机二的输出端通过联轴器固定连接有丝杆，所述丝杆的两端均与所述调节板转动连接，所述丝杆的外侧螺纹连接有滑台，所述滑台的一侧滑动连接有直线导轨，所述直线导轨与所述调节板固定连接，所述滑台远离所述直线导轨的一端通过固定板与所述检测壳固定连接，所述调节板的顶部固定有连接板一。

优选的，所述摆动件包括与所述U型板转动连接的转轴二，所述转轴二的外侧固定套接有摆动臂，所述摆动臂的一端固定有固定框，所述超声波探伤头与所述固定框的一端固定连接，所述转轴二的一端通过联轴器固定连接有减速电机三，所述减速电机三与所述U型板固定连接。

优选的，所述检测壳的内部滑动密封连接有活塞板，所述活塞板的顶部固定有活塞杆，所述活塞杆的顶端与所述连接板一固定连接，所述检测壳的底部一侧分别通过单向阀连接有进气嘴和出气嘴，所述出气嘴的一端固定有软管，所述软管远离所述出气嘴的一端固定有清洁喷管，所述清洁喷管斜对着所述超声波探伤头，所述清洁喷管的外侧固定有连接板二，所述连接板二与所述固定框固定连接。

优选的，所述自行走驱动单元包括贴合设于所述铁轨本体顶部两侧的驱动轮，所述驱动轮之间固定连接有驱动轴，所述驱动轴的一端固定有减速电机四，所述驱动轴的两侧均转动连接有驱动板，所述减速电机四通过固定板与所述驱动板固定连接。

优选的，所述驱动板靠近所述铁轨本体的一侧固定有连接板三，所述连接板三远离所述驱动板的一端固定有擦拭块，所述擦拭块与所述铁轨本体上的凹槽内壁相贴合设置。

优选的，所述调节板靠近所述环形导轨的一侧固定有限位杆，所述环形导轨的外侧开设有环形限位槽，所述限位杆的一端滑动连接在所述环形限位槽内。

优选的，所述摆动臂上开设有通槽，所述通槽呈长条形。

优选的，所述超声波探伤头通过连接导线与所述超声波探伤仪电性连接，所述超声波探伤仪的前侧设有显示面板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过自行走驱动单元实现沿铁轨的自动移动，减少了人工操作的需求，大大提高了检测效率，通过公转驱动单元与调节单元的配合，能够灵活调整超声波探伤头的位置，确保其与铁轨表面保持最佳检测距离，从而提升检测精度；另外摆动件的设计使得超声波探伤头能够在一定角度范围内摆动，进一步扩大了检测范围，可对铁轨的凹陷部位进行精准检测。

2、本发明通过检测壳内部的活塞结构和清洁喷管的设置，可以有效清除探伤头表面的灰尘或杂质，保证检测过程的稳定性和结果的可靠性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的公转驱动单元结构示意图；

图3为图2中A区域放大图；

图4为本发明的调节单元结构示意图；

图5为本发明的摆动件结构示意图；

图6为本发明的局部结构示意图；

图7为本发明的自行走驱动单元结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、铁轨本体；2、自行走驱动单元；3、公转驱动单元；4、检测壳；5、超声波探伤仪；6、U型板；7、摆动件；8、超声波探伤头；9、调节单元；10、连接架；11、环形内齿板；12、环形导轨；13、滑动块；14、转轴一；15、齿轮；16、减速电机一；17、调节板；18、减速电机二；19、丝杆；20、滑台；21、直线导轨；22、连接板一；23、转轴二；24、摆动臂；25、固定框；26、减速电机三；27、活塞板；28、活塞杆；29、进气嘴；30、出气嘴；31、软管；32、清洁喷管；33、连接板二；34、驱动轮；35、驱动轴；36、减速电机四；37、驱动板；38、连接板三；39、擦拭块；40、限位杆；41、环形限位槽；42、通槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-图7，图示中的一种用于铁路建设的铁轨检测装置，包括：待检测的铁轨本体1，所述铁轨本体1两侧具有凹槽，所述铁轨本体1上安装有自行走驱动单元2，通过自行走驱动单元2实现沿铁轨的自动移动，减少了人工操作的需求，大大提高了检测效率，同时降低了人工检测的劳动强度，使得长时间、长距离的铁轨检测任务变得更加可行；

还包括：与所述自行走驱动单元2固定连接的公转驱动单元3，所述公转驱动单元3的一侧设有检测壳4，所述检测壳4的顶部固定有超声波探伤仪5，所述检测壳4的底部固定有U型板6，所述U型板6的底部安装有摆动件7，所述摆动件7的一端固定有超声波探伤头8，所述超声波探伤头8通过摆动件7的驱动，能够在一定角度范围内灵活摆动，从而实现对铁轨表面不同位置的全面检测。这种设计不仅扩大了检测范围，还能够针对铁轨的凹槽和边缘等复杂结构进行精准扫描，确保检测无死角。同时，公转驱动单元3的运行使得检测壳4能够围绕铁轨本体1进行旋转，进一步提高了装置的适应性和检测效率；

安装于所述检测壳4和所述公转驱动单元3之间的调节单元9，所述调节单元9用于调节所述超声波探伤头8和所述铁轨本体1之间的距离，调节单元9的引入为超声波探伤头8提供了精确的距离调整功能，使其能够根据铁轨表面的具体情况实时优化检测距离，保证检测数据的准确性和可靠性。

值得一提的是，在检测过程中，超声波探伤头8所发射的超声波抵达铁轨本体1表面时，鉴于铁轨本体1与周边介质（例如空气）的声阻抗存在差异，一部分超声波于齿面与介质的界面处产生反射，形成界面反射波；另一部分超声波则会进入铁轨本体1内部持续传播。若铁轨本体1内部存在诸如微细裂纹、月牙状裂纹或剥离状裂纹等缺陷，由于缺陷与周围材料的声阻抗有所不同，超声波在接触到缺陷时会再度出现反射、折射及散射现象。其中，反射波会朝着超声波探伤头8的方向传播，超声波探伤头8接收反射回来的超声波后，将其转化为电信号，接收电路对这些微弱电信号实施放大、滤波等处理。时基电路依据超声波的传播时间，确定反射信号对应的位置信息，经处理的信号通过显示电路以波形或图像的形式呈现于超声波探伤仪5之上，操作人员依据显示的波形特征，如波幅、波的形态、出现的位置等，判断铁轨本体1是否存在缺陷。

进一步的，参阅图2和图3，所述公转驱动单元3包括连接架10，所述连接架10的一端固定有环形内齿板11，所述环形内齿板11的内侧设有与其进行同轴分布的环形导轨12，所述环形导轨12上滑动连接有滑动块13，所述滑动块13上转动连接有转轴一14，所述转轴一14的一端固定有与所述环形内齿板11啮合连接的齿轮15，另一端通过联轴器固定连接有减速电机一16，所述减速电机一16与所述调节单元9固定连接；

具体来说，调节单元9在减速电机一16的驱动下，通过齿轮15与环形内齿板11的啮合传动，实现检测壳4围绕铁轨本体1的公转运动，这种结构设计确保了检测壳4在旋转过程中保持稳定，并且能够精确控制其转动角度和速度，从而满足不同检测需求。同时，环形导轨12为滑动块13提供了可靠的支撑和导向功能，使得整个装置在运行时更加平稳，避免因振动或偏移影响检测精度。

进一步的，参阅图4，所述调节单元9包括与所述减速电机一16固定连接的调节板17，所述调节板17的顶部固定连接有减速电机二18，所述减速电机二18的输出端通过联轴器固定连接有丝杆19，所述丝杆19的两端均与所述调节板17转动连接，所述丝杆19的外侧螺纹连接有滑台20，所述滑台20的一侧滑动连接有直线导轨21，所述直线导轨21与所述调节板17固定连接，所述滑台20远离所述直线导轨21的一端通过固定板与所述检测壳4固定连接，所述调节板17的顶部固定有连接板一22；

在实际操作中，当超声波探伤头8转动至铁轨本体1两侧的凹槽位置时，由于铁轨本体1是一个非圆形的结构，所以超声波探伤头8在检测完铁轨本体1最上方的位置后与凹槽距离较远，超声波探伤头8检测角度较差，此时通过启动减速电机二18转动，减速电机二18带动丝杆19转动，丝杆19带动滑台20移动，进而带动检测壳4移动，使得检测壳4一侧的超声波探伤头8能够靠近铁轨本体1两侧的凹槽处进行更精准的检测工作。

进一步的，参阅图5，所述摆动件7包括与所述U型板6转动连接的转轴二23，所述转轴二23的外侧固定套接有摆动臂24，所述摆动臂24的一端固定有固定框25，所述超声波探伤头8与所述固定框25的一端固定连接，所述转轴二23的一端通过联轴器固定连接有减速电机三26，所述减速电机三26与所述U型板6固定连接；

具体来说，当超声波探伤头8转动至铁轨本体1两侧的凹槽位置时，处于凹槽上下侧的凹陷位置处于检测死角位置，此时减速电机三26启动时，带动转轴二23旋转，进而使摆动臂24以转轴二23为中心进行摆动，这样超声波探伤头8调节至处于凹槽上下侧的凹陷位置，这种摆动动作能够让固定框25上的超声波探伤头8在一定角度范围内灵活调整位置，从而更好地适应铁轨表面的复杂形状。特别是在面对铁轨凹槽或边缘等难以检测的区域时，超声波探伤头8通过摆动可以实现多角度覆盖，确保对这些关键部位进行全面扫描。

进一步的，参阅图7，所述自行走驱动单元2包括贴合设于所述铁轨本体1顶部两侧的驱动轮34，所述驱动轮34之间固定连接有驱动轴35，所述驱动轴35的一端固定有减速电机四36，所述驱动轴35的两侧均转动连接有驱动板37，所述减速电机四36通过固定板与所述驱动板37固定连接；

在实际应用中，减速电机四36的运转带动驱动轴35旋转，从而驱使驱动轮34沿铁轨本体1顶部滚动，实现整个装置的自主行进，不仅确保了设备能够在铁轨上平稳移动，还提升了检测效率，尤其适用于长距离轨道线路的巡检任务；而且驱动轮34贴合在铁轨本体1上进行行走，可以模拟列车和铁轨之间的运动，使得驱动轮34在非直线铁轨上也能够进行滚动前行，从而保证检测装置在面对弯道等复杂轨道结构时依然具备良好的适应性。此外，驱动轮34与铁轨表面的紧密贴合还增强了摩擦力，有效防止打滑现象的发生，进一步提升了行进的稳定性和可靠性。

需要说明的是，参阅图3，所述调节板17靠近所述环形导轨12的一侧固定有限位杆40，所述环形导轨12的外侧开设有环形限位槽41，所述限位杆40的一端滑动连接在所述环形限位槽41内，限位杆40与环形限位槽41的配合设计，防止了调节板17在运动过程中发生偏移或晃动，从而确保整个装置的运行稳定性。此外，限位杆40的滑动连接方式使得调节板17能够在环形导轨12上顺畅移动，同时保持良好的导向性，进一步优化了装置的整体性能。

进一步的，参阅图5，所述摆动臂24上开设有通槽42，所述通槽42呈长条形，设计的通槽42能够降低摆动臂24的质量，同时减少摆动过程中产生的惯性力，从而提升摆动件7运行的平稳性和精确性。这种结构优化不仅有助于降低能耗，还能够有效避免因摆动臂24质量过大而导致的机械磨损，延长设备的使用寿命。

另外，参阅图1，所述超声波探伤头8通过连接导线与所述超声波探伤仪5实现电性连接，确保检测信号能够实时传输至显示面板进行分析和展示，显示面板的设计直观清晰，便于操作人员快速获取检测结果并作出判断。同时，超声波探伤仪5的高灵敏度和稳定性保证了检测数据的可靠性和准确性，为铁路建设中的铁轨质量评估提供了科学依据。

实施例2

请参阅图7，本实施方式对于实施例1进一步说明，区别点在于对自行走驱动单元2的结构进行优化。

具体的，所述自行走驱动单元2包括贴合设于所述铁轨本体1顶部两侧的驱动轮34，所述驱动轮34之间固定连接有驱动轴35，所述驱动轴35的一端固定有减速电机四36，所述驱动轴35的两侧均转动连接有驱动板37，所述减速电机四36通过固定板与所述驱动板37固定连接；所述驱动板37靠近所述铁轨本体1的一侧固定有连接板三38，所述连接板三38远离所述驱动板37的一端固定有擦拭块39，所述擦拭块39与所述铁轨本体1上的凹槽内壁相贴合设置。

在实际应用过程中，擦拭块39的设置能够有效清除铁轨本体1凹槽内壁上的灰尘、污垢或其他杂质，确保铁轨表面保持清洁状态，不仅有助于提升超声波探伤头8的检测精度，还能够减少因杂质干扰导致的误判风险。同时，擦拭块39与驱动板37之间的连接板三38采用刚性固定设计，使得擦拭块39在随驱动轮34移动时能够始终保持与铁轨凹槽内壁的良好贴合，即使在面对弯道或轨道不平整的情况下，也能实现均匀的清洁效果。此外，擦拭块39的材质选用耐磨且具有一定弹性的材料，既保证了清洁效率，又避免对铁轨表面造成损伤，从而延长了铁轨的使用寿命。

实施例3

请参阅图6，本实施方式对于实施例1进一步说明，区别点在于对检测壳4的结构进行优化。

具体的，所述检测壳4的内部滑动密封连接有活塞板27，所述活塞板27的顶部固定有活塞杆28，所述活塞杆28的顶端与所述连接板一22固定连接，所述检测壳4的底部一侧分别通过单向阀连接有进气嘴29和出气嘴30，所述出气嘴30的一端固定有软管31，所述软管31远离所述出气嘴30的一端固定有清洁喷管32，所述清洁喷管32斜对着所述超声波探伤头8，所述清洁喷管32的外侧固定有连接板二33，所述连接板二33与所述固定框25固定连接。

在实际操作中，当检测壳4上下移动时，活塞板27和检测壳4之间会发生相对运动，从而会在检测壳4内形成压力变化。具体来说，当检测壳4向下移动时，检测壳4内部空间增大，气压降低，外部空气通过进气嘴29被吸入检测壳4内；而当检测壳4向上移动时，检测壳4内部空间减小，气压升高，气体通过出气嘴30被压入软管31并最终从清洁喷管32喷出，而清洁喷管32的喷口斜对着超声波探伤头8表面，能够有效清除探伤头表面附着的灰尘或细小杂质，特别是在长时间连续检测过程中，探伤头容易因外界环境影响而沾染污物，这会直接影响检测信号的准确性和稳定性，通过清洁喷管32的吹扫，可以始终保持探伤头表面的洁净状态，从而确保检测数据的可靠性。

此外，连接板二33将清洁喷管32与固定框25紧密连接，使得清洁喷管32能够随固定框25同步移动，保证了清洁喷管32始终与超声波探伤头8保持最佳的相对位置，无论探伤头如何摆动或调整角度，清洁喷管32都能精准地对准其表面进行清洁。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而所述，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而所述还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种用于铁路建设的铁轨检测装置，包括：

待检测的铁轨本体（1），所述铁轨本体（1）两侧具有凹槽，所述铁轨本体（1）上安装有自行走驱动单元（2）；

其特征在于，还包括：

与所述自行走驱动单元（2）固定连接的公转驱动单元（3），所述公转驱动单元（3）的一侧设有检测壳（4），所述检测壳（4）的顶部固定有超声波探伤仪（5），所述检测壳（4）的底部固定有U型板（6），所述U型板（6）的底部安装有摆动件（7），所述摆动件（7）的一端固定有超声波探伤头（8）；

安装于所述检测壳（4）和所述公转驱动单元（3）之间的调节单元（9），所述调节单元（9）用于调节所述超声波探伤头（8）和所述铁轨本体（1）之间的距离；

所述公转驱动单元（3）包括连接架（10），所述连接架（10）的一端固定有环形内齿板（11），所述环形内齿板（11）的内侧设有与其进行同轴分布的环形导轨（12），所述环形导轨（12）上滑动连接有滑动块（13），所述滑动块（13）上转动连接有转轴一（14），所述转轴一（14）的一端固定有与所述环形内齿板（11）啮合连接的齿轮（15），另一端通过联轴器固定连接有减速电机一（16），所述减速电机一（16）与所述调节单元（9）固定连接；

所述调节单元（9）包括与所述减速电机一（16）固定连接的调节板（17），所述调节板（17）的顶部固定连接有减速电机二（18），所述减速电机二（18）的输出端通过联轴器固定连接有丝杆（19），所述丝杆（19）的两端均与所述调节板（17）转动连接，所述丝杆（19）的外侧螺纹连接有滑台（20），所述滑台（20）的一侧滑动连接有直线导轨（21），所述直线导轨（21）与所述调节板（17）固定连接，所述滑台（20）远离所述直线导轨（21）的一端通过固定板与所述检测壳（4）固定连接，所述调节板（17）的顶部固定有连接板一（22）；

所述摆动件（7）包括与所述U型板（6）转动连接的转轴二（23），所述转轴二（23）的外侧固定套接有摆动臂（24），所述摆动臂（24）的一端固定有固定框（25），所述超声波探伤头（8）与所述固定框（25）的一端固定连接，所述转轴二（23）的一端通过联轴器固定连接有减速电机三（26），所述减速电机三（26）与所述U型板（6）固定连接；

所述检测壳（4）的内部滑动密封连接有活塞板（27），所述活塞板（27）的顶部固定有活塞杆（28），所述活塞杆（28）的顶端与所述连接板一（22）固定连接，所述检测壳（4）的底部一侧分别通过单向阀连接有进气嘴（29）和出气嘴（30），所述出气嘴（30）的一端固定有软管（31），所述软管（31）远离所述出气嘴（30）的一端固定有清洁喷管（32），所述清洁喷管（32）斜对着所述超声波探伤头（8），所述清洁喷管（32）的外侧固定有连接板二（33），所述连接板二（33）与所述固定框（25）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于铁路建设的铁轨检测装置，其特征在于：所述自行走驱动单元（2）包括贴合设于所述铁轨本体（1）顶部两侧的驱动轮（34），所述驱动轮（34）之间固定连接有驱动轴（35），所述驱动轴（35）的一端固定有减速电机四（36），所述驱动轴（35）的两侧均转动连接有驱动板（37），所述减速电机四（36）通过固定板与所述驱动板（37）固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于铁路建设的铁轨检测装置，其特征在于：所述驱动板（37）靠近所述铁轨本体（1）的一侧固定有连接板三（38），所述连接板三（38）远离所述驱动板（37）的一端固定有擦拭块（39），所述擦拭块（39）与所述铁轨本体（1）上的凹槽内壁相贴合设置。

4.根据权利要求1所述的一种用于铁路建设的铁轨检测装置，其特征在于：所述调节板（17）靠近所述环形导轨（12）的一侧固定有限位杆（40），所述环形导轨（12）的外侧开设有环形限位槽（41），所述限位杆（40）的一端滑动连接在所述环形限位槽（41）内。

5.根据权利要求1所述的一种用于铁路建设的铁轨检测装置，其特征在于：所述摆动臂（24）上开设有通槽（42），所述通槽（42）呈长条形。

6.根据权利要求1所述的一种用于铁路建设的铁轨检测装置，其特征在于：所述超声波探伤头（8）通过连接导线与所述超声波探伤仪（5）电性连接，所述超声波探伤仪（5）的前侧设有显示面板。