CN1828285A - 钢轨探伤仪和应用该钢轨探伤仪的钢轨探伤系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢轨探伤仪和应用该钢轨探伤仪的钢轨探伤系统。本发明提供一种钢轨探伤仪，包括数据采集装置、数据处理装置、信息显示装置和数据存储装置；所述的数据采集装置包括一个光电轮和至少三个超声波探头，光电轮采集钢轨的位置信息，超声波探头探测钢轨的状态信息，传输给数据处理装置；数据处理装置，对数据采集装置传输来的钢轨位置和钢轨状态信息进行整合，计算出A超和B超图形；信息显示装置，将数据处理装置计算出的A超波形和B超图形显示在显示器上；数据存储装置，将数据处理装置计算出的A超波形、B超图形和钢轨探伤仪的探伤作业信息进行存储。本发明提供的钢轨探伤仪探伤准确、漏检率低，而且灵活方便。

Description

钢轨探伤仪和应用该钢轨探伤仪的钢轨探伤系统

技术领域

本发明涉及一种钢轨探伤仪和应用该钢轨探伤仪的钢轨探伤系统。

背景技术

目前，我国进行钢轨探伤主要有两种方式：一种是使用B超的从国外进口的大型探伤车，另外一种是使用A超的小型人工探伤车。大型探伤车不仅价格昂贵，而且不适应中国国情。例如，天气太冷时，因为需要用酒精当耦合剂，而酒精是危险品，所以大型探伤车不能使用。另外我国铁路运输繁忙，在很多路段也腾不出时间给大型探伤车上道探伤。大型探伤车还存在定位不准等问题。而小型探伤车可以精确定位伤损、上下道灵活、天冷天热都可以进行探伤，比较适合中国的国情。所以，在我国，主要还是以人工的小型探伤车为主。但是现在国内使用的小型人工探伤车主要使用A超的模拟探伤仪进行探伤。A超探伤速度慢，对探伤工的判伤水平要求高，而且因为是模拟机，不能实施计算机管理、波形储存、全程记录等功能。

发明内容

为了解决目前钢轨探伤仪存在的上述价格昂贵、漏检率高、检测数据不易于储存等缺陷，本发明提供一种钢轨探伤仪，本发明还提供应用该钢轨探伤仪的钢轨探伤系统。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种钢轨探伤仪，包括数据采集装置、数据处理装置、信息显示装置和数据存储装置。

所述的数据采集装置包括一个光电轮和至少三个超声波探头，光电轮采集钢轨的位置信息，超声波探头探测钢轨的状态信息，传输给数据处理装置；

数据处理装置，对数据采集装置传输来的钢轨位置和钢轨状态信息进行整合，计算出A超和B超图形；

信息显示装置，将数据处理装置计算出的A超波形和B超图形显示在显示器上；

数据存储装置，将数据处理装置计算出的A超波形、B超图形和钢轨探伤仪的探伤作业信息进行存储。

所述的光电轮由中空的光栅圆盘、三组发光器与光电管和相应的处理电路组成。三组发光器与光电管分别对应呈三角形或圆弧形排列于光栅圆盘的两侧。

所述的超声波探头分别为与钢轨呈70度、37度和0度探头。

所述的处理电路是指脉冲波形整形电路，将光电管产生的不规则电脉冲经过整形和放大送入单片机处理。

作为优化方案，本发明所提供的钢轨探伤仪的数据处理装置选用高速单片机。

作为优化方案，本发明所提供的钢轨探伤仪的信息显示装置选用彩色宽温液晶显示屏。

作为优化方案，本发明所提供的钢轨探伤仪的数据存储装置选用大容量Flash存储芯片。这种芯片的容量巨大，可以储存在一天探伤时间内所采集的A超、B超、B超全程和管理数据，探伤工仅需要在一天工作结束以后下载一次就可以了。

作为优化方案，本发明所提供的钢轨探伤仪上带有USB数据传输接口，用来和个人电脑进行通讯，所采集的各种数据上通过U盘传到个人电脑中备案和处理。

作为优化方案，本发明在产生A超报警的同时，也产生B超报警，和A超的即时报警不同，B超报警是一种事后报警，它是在探伤仪探测一段钢轨以后，对这段钢轨的反射波的综合表示，它比A超报警更加准确，探伤工更容易分辩伤损和各种杂波。

作为优化方案，本发明所提供的钢轨探伤仪彩色液晶显示屏的屏幕分成若干部分，分别表示B超图形和探伤相关参数。

作为优化方案，本发明所提供的钢轨探伤仪彩色液晶显示屏的屏幕分成三部分，分别表示70度、37度和0度探头所检测的钢轨信息。

本发明还提供一种利用所提供的钢轨探伤仪对钢轨进行探伤的钢轨探伤系统，由本发明所提供的钢轨探伤仪和数据分析系统组成。

所述的数据分析系统包括。

1.数据采集模块，对光电轮所采集的钢轨位置和每个超声波探头所探测的钢轨状态信息进行汇总，传输给数据处理模块。

2.数据处理模块，对数据采集模块传输来的钢轨位置和钢轨状态信息进行整合，计算出A超和B超图形。

3.信息显示模块，将数据处理模块计算出的A超波形和B超图形在不同的位置以不同的颜色显示在彩色显示器上。

4.数据存储模块，将数据处理模块计算出的A超波形、B超图形和钢轨探伤仪的探伤作业信息进行存储。

5.数据分析模块，对数据存储模块所存储的数据和钢轨探伤仪的探伤作业信息进行分析，生成探伤报告。

本发明所提供钢轨探伤系统的使用方法如下：

1.光电轮每转一段距离就发出一个脉冲提供给数据采集模块，超声波探头采集的信息也传输给数据采集模块，数据采集模块将两者整合后传输给数据处理模块。

2.数据处理模块根据光电轮提供的脉冲信号判断探伤车行走的速度及方向、位置并结合超声波探头所提供的信息生成A超和B超图形。

3.信息显示模块将数据处理模块计算出的A超波形和B超图形以不同的颜色显示在彩色显示器上。

4.数据存储模块对探伤所使用的探伤参数和行走速度、电压、开关机时间、里程、耦合度、是否超速等管理数据进行储存，并根据探伤工的需求，将A超或B超波形存储到数据存储模块。

5.数据分析模块接收数据存储模块存储的数据信息并对其进行如下分析：

探伤管理：

通过探伤工记录的B超图形或A超波形对当天所发现的铁轨损伤进行校对；对探伤仪所采集的管理数据进行分析，例如超速管理，判断探伤工是否探伤超速，超速的位置与长度，行走的速度以及开关机时间统计等。

B超全程记录分析：

对探伤仪存储的全程B超记录进行分析，对钢轨进行二次探伤。实践证明：由于人的听觉因素、反应因素和野外因素，在外探伤存在着大量的漏检现象，这些漏检的损伤就可以通过在个人电脑上的智能判伤系统来进行捕捉。

B超全程记录存档：

每天所采集的B超全程记录可以根据探伤仪的序列号以及日期在个人电脑上存档，供日后的查询之用。如果发生断轨，可以对全程记录进行查询，以确认或免除探伤工的责任。

探伤报表：

对一段时间产生的探伤数据进行统计并产生各种报表，例如年报，月报，周报等供管理层进行分析管理。

探伤报告：

对已经确认的钢轨伤损产生相应的B超或A超报告

本发明所提供的钢轨探伤仪和应用该探伤仪的钢轨探伤系统所实现的有益效果如下：

本发明所提供钢轨探伤仪使用的光电轮不仅可以用来判定速度，而且可以判断方向，判定结果精确到2.8mm。本发明所提供的钢轨探伤仪的存储芯片容量大，而且通过探伤仪的USB数据传输接口，方便地进行数据的下载和转移。本发明所提供的钢轨探伤仪同时具有B超探伤与A超探伤功能，探伤工可以使用B超来快速发现和确认伤损，用A超来观察和调整探伤灵敏度。

A超所显示的是每次超声波发射后产生的回波的波形，它的横坐标表示超声波的声程，纵坐标表示回波的强度。A超的优点是可以显示回波的强度，但是它每次只能显示一次发射的结果。B超是在A超的基础上实现的。B超综合了成百上千次A超的发射结果，通过单片机计算了每次反射点的位置，直接在液晶屏上画出反射物的形状和大小。根据B超图形，探伤工可以迅速判断伤损的位置，性质和大小。另外由于B超图像是综合了大量A超波形的结果，在综合的过程之中也过滤了大量的无用信息，这样也适合储存记录，特别是使得B超全程记录成为可能。

过去的探伤方法主要是靠探伤工现场探伤、判伤。因为是野外作业，受工作条件、探伤时间、人的能力等的局限，存在着大量的漏检现象。而B超全程记录则从根本上改变了这一点。通过在室内对全程记录进行分析可以找到大量现场漏检的伤损。

附图说明

图1：钢轨探伤系统示意图；

图2：数据分析流程图；

图3：用于钢轨探伤仪的新型光电轮的整体视图；

图4：用于钢轨探伤仪的新型光电轮的光栅原盘结构图；

图5：用于钢轨探伤仪的新型光电轮的光电管组件局部放大结构图；

图6：用于钢轨探伤仪的新型光电轮的光电管排列示意图；

图7：用于钢轨探伤仪的新型光电轮的发光器排列示意图；

图8：用于钢轨探伤仪的彩色液晶显示器界面示意图。

附图标记说明如下：

1.轮体；

2.光栅圆盘；

3.数据连接线；

4.螺栓；

5.外部数据线接口；

6.光电管组；

7.发光器组；

8、9、10为光电管；

11、12、13为发光器。

具体实施方式

实施例1：

本实施例所采用的钢轨探伤系统如图1所示，由光电轮、超声波探头、单片机、宽温高亮液晶屏、存储芯片和个人电脑以及运行在其中的数据分析系统组成。其中的数据分析系统由如图2所示的数据采集模块、数据处理模块、数据相显示模块、数据存储模块和数据分析模块组成。其中的光电轮采用全密封结构，包括轮体1、由光电管8、9、10按图4所示的三角形排列组成的光电管组6和发光器11、12、13按图5所示的三角形(图4与图5所示的三角形为对应三角形)排列组成的发光器组7、光栅圆盘2、中空的螺栓4、贯穿于螺栓4中空空腔的数据连接线3、内置的波形整形放大电路、外部数据线接口5。

三个光电管8、9、10和三个发光器11、12、13分别对应存在于光栅圆盘两侧的基座上，三个发光器在工作期间一直亮着。发光器发出的光线在无遮挡的情况下照射到光电管上，光电管接收到发光器发射的光线后产生电脉冲；发光器发出的光线被光栅圆盘遮挡时，对应的光电管不能接收到发光器发射的光线，则不能产生电脉冲。光栅圆盘是和轮子连在一起的，而光电管所在的基座是和螺栓连在一起的。光电轮在工作时，随着光电轮的转动，光栅圆盘上的光栅依次切割发光器发射的光线，从而引发对应的光电管依次产生电脉冲。这些光电管所产生电脉冲通过螺栓内的数据连接线4和外部数据线接口6传导给探伤仪的数据采集模块。

光电轮的外沿每转动3毫米左右就发出一个脉冲提供给数据采集模块，超声波探头采集的信息也传输给数据采集模块，数据采集模块将两者整合后传输给数据处理模块。

数据处理模块根据光电轮提供的脉冲信号判断探伤车行走的速度及方向并结合超声波探头所提供的信息生成B超图形。

数据显示模块将数据处理模块计算出的A超波形和B超图线以不同的颜色显示在彩色显示器上，显示界面见图8。

数据存储模块对探伤所使用的探伤参数和行走速度、电压、开关机时间、里程、耦合度、是否超速等管理数据进行储存，并根据探伤工的需求，将A超波形或B超图形存储到数据存储模块。

数据分析模块接收数据存储模块存储的数据信息并对其进行如下分析：

探伤管理：

通过探伤工记录的B超或A超波形对当天所发现的伤进行校对。对探伤仪所采集的管理数据进行分析，例如超速管理，判断探伤工是否探伤超速，超速的位置与长度，行走的速度，并相应地给予奖惩。开关机时间统计：统计出探伤工真正用于探伤的时间和躲避火车的时间等。

B超全程记录分析：

对探伤仪所储蓄的全程B超记录进行分析，在办公室对钢轨进行二次探伤。

实践证明：由于人的听觉因素，反应因素和野外因素，在野外探伤之中存在着大量的漏伤，达到数倍或十数倍，也就是在野外探伤中发现一个伤，就可能漏掉数个或十数个伤。这些漏伤就可以通过在个人电脑上的智能判伤系统来进行捕捉。

B超全程记录存档：

每天所采集的B超全程记录可以根据探伤仪的序列号以及日期在个人电脑上存档供日后的查询之用。如果发生断轨，可以对全程记录进行查询，以确认或免除探伤工的责任。

探伤报表：

对一段时间产生的探伤数据进行统计并产生各种报表，例如年报，月报，周报等供管理层进行分析管理。

探伤报告：

对已经确认的钢轨伤损产生相应的B超或A超报告。

Claims (10)

1.一种钢轨探伤仪，其特征在于：所述钢轨探伤仪包括数据采集装置、数据处理装置、信息显示装置和数据存储装置；

数据采集装置：包括一个光电轮和至少三个超声波探头，光电轮采集钢轨的位置信息，超声波探头探测钢轨的状态信息，传输给数据处理装置；

数据处理装置：对数据采集装置传输来的钢轨位置和钢轨状态信息进行整合，计算出A超和B超图形；

信息显示装置：将数据处理装置计算出的A超波形和B超图形显示在显示器上；

数据存储装置：将数据处理装置计算出的A超波形、B超图形和钢轨探伤仪的探伤作业信息进行存储。

2.根据权利要求1所述的钢轨探伤仪，其特征在于：所述的光电轮由中空的光栅圆盘、三组发光器与光电管和处理电路组成。

3.根据权利要求2所述的钢轨探伤仪，其特征在于：所述三组发光器与光电管分别对应呈三角形或圆弧形排列于光栅圆盘的两侧。

4.根据权利要求1所述的钢轨探伤仪，其特征在于：所述的三个超声波探头分别为与钢轨呈70度、37度和0度探头。

5.根据权利要求1所述的钢轨探伤仪，其特征在于：所述的数据处理装置选用高速单片机。

6.根据权利要求1所述的钢轨探伤仪，其特征在于：所述的信息显示装置选用彩色液晶显示屏，彩色液晶显示屏的屏幕分成三部分，分别表示70度、37度和0度探头所检测的钢轨信息。

7.根据权利要求1所述的钢轨探伤仪，其特征在于：所述的钢轨探伤仪上还带有USB数据传输接口。

8.根据权利要求1所述的钢轨探伤仪，其特征在于：所述的数据存储装置选用大容量Flash存储芯片。

9.一种利用权利要求1-8任意一项所述的钢轨探伤仪对钢轨进行探伤的钢轨探伤系统，其特征在于：由所述钢轨探伤仪与数据分析系统组成。

10.根据权利要求9所述的钢轨探伤系统，其特征在于所述的数据分析系统包括：

1)数据采集模块，对光电轮所采集的钢轨位置和每个超声波探头所探测的钢轨状态信息进行汇总，传输给数据处理模块；

2)数据处理模块，对数据采集模块传输来的钢轨位置和钢轨状态信息进行整合，计算出A超和B超图形；

3)信息显示模块，将数据处理模块计算出的A超波形和B超图形在不同的位置以不同的颜色显示在彩色显示器上；

4)数据存储模块，将数据处理模块计算出的A超波形、B超图形和钢轨探伤仪的探伤作业信息进行存储；

5)数据分析模块，对数据存储模块所存储的数据和钢轨探伤仪的探伤作业信息进行分析，生成探伤报告。

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