CN210803367U - 一种用于地铁铁轨的探伤装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于地铁铁轨的探伤装置，包括固定在行走机构下端的超声波探测装置，超声波探测装置上固定有超声波探测头和两个磁铁，两个磁铁关于超声波探测头对称设置，超声波探测头与铁轨的距离小于磁铁与铁轨的距离。磁铁克服弹性件的作用力，使超声波探测头能垂直的与铁轨的截面接触，使超声波探测更加精准，在铁轨转弯时也有效的保证了超声波探测头与地铁的有效接触，同时两个磁铁对称设置，使超声波探测装置具有对中能力，使超声波探测头始终与铁轨垂直接触，有效的克服了线路不平或者铁轨转弯处对超声波探测带来的影响。

Description

一种用于地铁铁轨的探伤装置

技术领域

本实用新型涉及地铁铁轨领域，具体为一种用于地铁铁轨的探伤装置。

背景技术

铁轨的功能在于引导车辆车轮前进，承受来自车轮的巨大压力。在役铁轨长时间承受车轮的反复碾压，不可避免地会存在疲劳伤损和缺陷。因此为了确保机车的安全运行，需要经常对在役铁轨进行探伤检测，及时发现存在于铁轨中的伤损，以便采取补救措施，防范于未然。

现有技术中常用于检测铁轨缺陷的无损探伤方法有磁粉法、渗透法、超声法和射线法等。这些技术各有其优缺点：磁粉法现场应用简单，能直接检测铁轨表面缺陷，但如被检工件表面有涂层或潮湿，其检测可靠性将大大降低；渗透法对表面开口裂纹检测灵敏度高，但同样对表面有涂层及潮湿的工件的检测效果不理想，且对缺陷的判定有赖检验人员的经验；超声法对工件表层下缺陷的检测很有效，但检测时需在工件表面涂抹耦合剂，效率低，对缺陷的判定也有赖技术人员的经验；射线法对工件表层下缺陷的检测效率高，但有些工况不易实施，且射线辐射危害人体，检测时必须对检测人员进行安全防护。

因此，为了探测铁轨内部是否受到损伤，需采用超声波对铁轨进行探伤。超声波铁轨探伤车是一种根据铁轨伤损反射的超声回波来检测铁轨伤损的铁轨探伤装置。超声波铁轨探伤车在使用超声波探头进行铁轨探伤时，必须使超声波探头垂直对准铁轨截面。当超声波探头对准铁轨截面时，如果铁轨没有伤损，超声波探头可以接收到比较强的边界反射波信号，如果铁轨有伤损超声波探头就会收到伤损回波信号，从而检测出铁轨的伤损；而当超声波探头偏离铁轨截面时，部分探头的信号就无法正常入射，或无法收到正常反射波，因而就很难甚至不能检测出铁轨伤损。

现有技术中超声波探伤技术不成熟，如下问题不能得到解决：由于线路的不平顺及轮对的蛇形运动，铁轨探伤车在线路上探伤行进时不可避免地要有横摆、摇头运动，如果将超声波探头直接刚性装在探伤车车体或车体转向架上，车体的这种横向运动以及垂向运动使超声波探头难以对准铁轨的截面，使得超声波探头的检测出现偏差，则导致难以对铁轨的内部进行探测。同时现有技术对铁轨表面裂缝的检测存在效率低，精确度差的缺点。

因此，设计一种探伤装置解决上述存在的问题已成为重中之重。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于地铁铁轨的探伤装置，包括固定在行走机构下端的超声波探测装置，超声波探测装置上固定有超声波探测头和两个磁铁，两个磁铁关于超声波探测头对称设置，超声波探测头与铁轨的距离小于磁铁与铁轨的距离。磁铁克服弹性件的作用力，使超声波探测头能垂直的与铁轨的截面接触，使超声波探测更加精准，在铁轨转弯时也有效的保证了超声波探测头与地铁的有效接触，同时两个磁铁对称设置，使超声波探测装置具有对中能力，使超声波探测头始终与铁轨垂直接触，有效的克服了线路不平或者铁轨转弯处对超声波探测带来的影响。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于地铁铁轨的探伤装置，包括行走机构和超声波探测装置，所述行走机构的下端固定有所述超声波探测装置；

所述行走机构包括车箱和两个车轴，两个所述车轴分别设置在所述车箱的两端，所述车轴的两端均固定有车轮；

所述超声波探测装置包括横梁、超声波探测头、磁铁、弹性件和两个安装座，所述横梁固定在所述车箱的下方，所述横梁与所述车轴平行设置，两个所述安装座均通过所述弹性件固定在所述横梁的两端，所述安装座的中间固定有所述超声波探测头，所述安装座的两端均固定有所述磁铁，两个所述磁铁关于所述超声波探测头对称设置，所述超声波探测头与铁轨的距离小于所述磁铁与铁轨的距离。

进一步地，还包括两个探测机械手臂，两个所述探测机械手臂对称设置在所述车箱顶部。探测机械手臂用于对铁轨表面进行探伤。

进一步地，所述探测机械手臂包括旋转套筒、大臂、小臂和转动臂，所述旋转套筒可转动的设置在所述车箱上，所述车箱内固定有电机，所述电机的输出轴与所述旋转套筒固定连接，所述旋转套筒上设置有耳座，所述大臂通过所述耳座可转动的连接在所述旋转套筒上，所述大臂远离所述旋转套筒的一端可转动的连接有所述小臂，所述小臂远离所述大臂的一端可转动的连接有所述转动臂，所述转动臂上固定有高速相机。通过图像成像技术对铁轨的表面进行探伤，提高了铁轨表面探伤的效率，同时探测机械手臂能多角度的旋转，能针对不同的铁轨路况选择合适的角度对铁轨的表面进行探伤，使探伤数据更加精准。

进一步地，所述小臂上还开设有凹槽，所述凹槽用于放置所述转动臂，所述转动臂上还固定有照明灯。未工作时将转动臂旋转到凹槽内，有效的保护了高速相机不被刮花和损坏，保证了拍摄效果，同时提高了高速相机的使用寿命。

进一步地，还包括两个清扫装置，两个所述清扫装置对称设置在所述车箱的前端，所述清扫装置包括连杆、套筒a和清扫轮，所述连杆为L形，其一端与所述车箱固定，另一端固定有所述套筒a，所述套筒a与所述连杆垂直设置，所述套筒a内固定有电机，所述套筒a远离所述连杆的一端可转动的连接有所述清扫轮，所述清扫轮与所述电机的输出轴固定，所述清扫轮与铁轨接触。先对铁轨进行预处理，保证铁轨的整洁，避免铁轨上的锈迹或者杂物影响图像成像效果，进一步地提高了铁轨表面探测的准确性。

进一步地，所述行走机构还包括减震装置，所述车轴上对称设置有两个减震装置，所述减震装置包括连接杆和弹簧，所述车箱上开设有盲孔，所述弹簧设置在所述盲孔内，且一端固定在所述车箱上，另一端与所述连接杆固定，所述连接杆远离所述弹簧的一端可转动的套设在所述车轴上。较小装置的震动，避免震动影响超声波探测头的探测效果。

进一步地，所述车箱内还设置有控制器，所述超声波探测头和所述高速相机均与所述控制器电连。

本实用新型的有益效果是：

一种用于地铁铁轨的探伤装置，包括固定在行走机构下端的超声波探测装置，超声波探测装置上固定有超声波探测头和两个磁铁，两个磁铁关于超声波探测头对称设置，超声波探测头与铁轨的距离小于磁铁与铁轨的距离。磁铁克服弹性件的作用力，使超声波探测头能垂直的与铁轨的截面接触，使超声波探测更加精准，在铁轨转弯时也有效的保证了超声波探测头与地铁的有效接触，同时两个磁铁对称设置，使超声波探测装置具有对中能力，使超声波探测头始终与铁轨垂直接触，有效的克服了线路不平或者铁轨转弯处对超声波探测带来的影响。

还设置有探测机械手臂对铁轨的表面进行探测，在探测机械手臂上设置有高速相机和照明灯，通过图像成像技术对铁轨的表面进行探伤，提高了铁轨表面探伤的效率，同时探测机械手臂能多角度的旋转，能针对不同的铁轨路况选择合适的角度对铁轨的表面进行探伤，使探伤数据更加精准。同时还在车箱的前端对称设置有两个清扫装置，清扫装置先对铁轨表面的锈迹或者其他杂物进行清洁，避免锈迹对裂缝造成遮挡，从而影响成像的准确性。清扫装置与探测机械手臂相结合，提高了图像成像的准确性和探测效率。

附图说明

图1为本实用新型一种用于地铁铁轨的探伤装置中超声波探测装置结构示意图；

图2为本实用新型一种用于地铁铁轨的探伤装置中探测机械手臂结构示意图；

图3为本实用新型一种用于地铁铁轨的探伤装置左视图；

图4为本实用新型一种用于地铁铁轨的探伤装置中正视图；

图5为本实用新型一种用于地铁铁轨的探伤装置中清扫装置结构示意图；

图中，1-行走机构，2-减震装置，3-探测机械手臂，4-超声波探测装置，5-清扫装置，11-车轴，12-车箱，13-车轮，21-连接杆，22-弹簧，31-旋转套筒，32-大臂，33-小臂，34-转动臂，35-耳座，36-高速相机，37-凹槽，38-照明灯，41-横梁，42-超声波探测头，43-磁铁，44-弹性件，45-安装座，51-连杆，52-套筒a，53-清扫轮。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

超声波铁轨探伤车是一种根据铁轨伤损反射的超声回波来检测铁轨伤损的铁轨探伤装置。超声波铁轨探伤车在使用超声波探头进行铁轨探伤时，必须使超声波探头垂直对准铁轨截面。当超声波探头对准铁轨截面时，如果铁轨没有伤损，超声波探头可以接收到比较强的边界反射波信号，如果铁轨有伤损超声波探头就会收到伤损回波信号，从而检测出铁轨的伤损；而当超声波探头偏离铁轨截面时，部分探头的信号就无法正常入射，或无法收到正常反射波。而现有技术在采用超声波对铁轨的内部进行探测时很难克服上述问题，为此，本申请设计了如下结构：

如图1至图5所示，一种用于地铁铁轨的探伤装置，包括行走机构1和超声波探测装置4，行走机构1的下端固定有超声波探测装置4；

行走机构1包括车箱12和两个车轴11，两个车轴11分别设置在车箱12的两端，车轴11的两端均固定有车轮13；

超声波探测装置4包括横梁41、超声波探测头42、磁铁43、弹性件44和两个安装座45，横梁41固定在车箱12的下方，横梁41与车轴11平行设置，横梁41与两条铁轨垂直设置，两个安装座45均通过弹性件44固定在横梁41的两端，安装座45的中间固定有超声波探测头42，安装座45的两端均固定有磁铁43，两个磁铁43关于超声波探测头42对称设置，超声波探测头42与铁轨的距离小于磁铁43与铁轨的距离。

磁铁43克服弹性件44的作用力，使超声波探测头42能垂直的与铁轨的截面接触，使超声波探测更加精准，在铁轨转弯时也有效的保证了超声波探测头42与地铁的有效接触，同时两个磁铁43对称设置，使超声波探测装置4具有对中能力，使超声波探测头42始终与铁轨垂直接触，有效的克服了线路不平或者铁轨转弯处对超声波探测带来的影响。弹性件44和磁铁43相配合，使超声波探测装置4具有伸缩的能力，能配合铁轨的不同情况进行伸缩，使超声波探测头42始终垂直与铁轨截面接触，保证了探测的准确性。

由于车辆在铁轨上前行，承受来自车轮的巨大压力，在役钢轨长时间承受车轮的反复碾压，不可避免地会存在疲劳伤损和缺陷，因此，在实际检测中除了要对铁轨的内部进行探测，还需要对铁轨的表面进行检测，防止铁轨产生断裂和裂缝等情况，对断缝检测效率较高的为图形成像技术，而现有技术在应用图形成像技术时，拍摄角度难以调控，导致拍摄的效果差，难以快速发现铁轨的裂缝，因此，为全面对铁轨检测，本申请还设计了如下装置对铁轨的表面进行探测，与上述的超声波探测装置相配合，实现对铁轨的全面检测，具体结构如下：

据上述，还包括两个探测机械手臂3，两个探测机械手臂3对称设置在车箱12顶部，探测机械手臂3包括旋转套筒31、大臂32、小臂33和转动臂34，旋转套筒31可转动的设置在车箱12上，车箱12内固定有电机，电机的输出轴与旋转套筒31固定连接，旋转套筒31上设置有耳座35，大臂32通过耳座35可转动的连接在旋转套筒31上，大臂32远离旋转套筒31的一端可转动的连接有小臂33，小臂33远离大臂32的一端可转动的连接有转动臂34，转动臂34上固定有高速相机36；

小臂32上还开设有凹槽37，凹槽37用于放置转动臂34，转动臂34上还固定有照明灯38。车箱12内还设置有控制器，超声波探测头42和高速相机36均与控制器电连。

在具体实施时，小臂33和大臂32的动力装置可以采用在转动部连接电机，或者采用液压和电气驱动。同时还设有计算机，计算机内设置有图形收集系统，将高速相机36拍摄的画面在反馈到计算机内进行成像，探测机械手臂3用于调整高速相机36的拍摄角度，使高速相机36在铁轨转弯处或者蛇形轨道中任能拍摄到清晰的图像。探测机械手臂3的多角度旋转，能针对不同的铁轨路况选择合适的角度对铁轨的表面进行探伤。提高了探测精度，为了进一步提高探测精度和减少人工操作，在实际运用时，将需要探测的轨道路径提前输入到计算机内，然后对探测机械手臂3进行提前编程，使探测机械手臂3在自动转换角度对轨道进行拍摄。

上述结构虽然能准确的对铁轨进行探测，但抗干扰性不强，外界的影响很容易使探测造成偏差，例如铁轨上有锈迹，亦或是铁轨表面附着的有其他杂物，或者装置运行产生震动，这些都将直接影响超声波探测头42和高速相机36的探测，会漏掉很多检测点，降低了探测结果的准确性，因此，为了提高超声波探测装置4和探测机械手臂3的抗干扰性，本申请还设计了如下结构：

据上述，还包括两个清扫装置5，两个清扫装置5对称设置在车箱12的前端，清扫装置5包括连杆51、套筒a52和清扫轮53，连杆51为L形，其一端与车箱12固定，另一端固定有套筒a52，套筒a52与所述连杆51垂直设置，套筒a52内固定有电机，套筒a52远离连杆51的一端可转动的连接有清扫轮53，清扫轮53与电机的输出轴固定，清扫轮53与铁轨接触。

通过前置的清扫装置5先对铁轨进行清洁，避免了外部因素对探测结果的影响，提高了超声波探测装置4和探测机械手臂3的抗干扰性。

据上述，行走机构1还包括减震装置2，车轴11上对称设置有两个减震装置2，减震装置包括连接杆21和弹簧22，车箱12上开设有盲孔，弹簧22设置在盲孔内，且一端固定在车箱12上，另一端与连接杆21固定，连接杆21远离弹簧22的一端可转动的套设在车轴11上。

装置在运行中会产生震动，而震动会使高速相机36产生摇晃，影响拍摄效果，同时震动也会对超声波探测造成一定的影响，而减震装置2的设计，减小了装置本身产生的震动，使探测探测结构更加精准。

据上述，探测机械手臂3、超声波探测装置4、减震装置2和清扫装置5共同作用，使本申请一种用于地铁铁轨的探伤装置解决了现有技术存在的问题，同时也提高了装置的抗干扰性，使探测结果准确，能及时发现铁轨的缺陷，从而进行补休，保证了地铁运行的安全性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于地铁铁轨的探伤装置，其特征在于，包括行走机构（1）和超声波探测装置（4），所述行走机构（1）的下端固定有所述超声波探测装置（4）；

所述行走机构（1）包括车箱（12）和两个车轴（11），两个所述车轴（11）分别设置在所述车箱（12）的两端，所述车轴（11）的两端均固定有车轮（13）；

所述超声波探测装置（4）包括横梁（41）、超声波探测头（42）、磁铁（43）、弹性件（44）和两个安装座（45），所述横梁（41）固定在所述车箱（12）的下方，所述横梁（41）与所述车轴（11）平行设置，两个所述安装座（45）均通过所述弹性件（44）分别固定在所述横梁（41）的两端，所述安装座（45）的中间固定有所述超声波探测头（42），所述安装座（45）的两端均固定有所述磁铁（43），两个所述磁铁（43）关于所述超声波探测头（42）对称设置，所述超声波探测头（42）与铁轨的距离小于所述磁铁（43）与铁轨的距离。

2.根据权利要求1所述的一种用于地铁铁轨的探伤装置，其特征在于，还包括两个探测机械手臂（3），两个所述探测机械手臂（3）对称设置在所述车箱（12）顶部。

3.根据权利要求2所述的一种用于地铁铁轨的探伤装置，其特征在于，所述探测机械手臂（3）包括旋转套筒（31）、大臂（32）、小臂（33）和转动臂（34），所述旋转套筒（31）可转动的设置在所述车箱（12）上，所述车箱（12）内固定有电机，所述电机的输出轴与所述旋转套筒（31）固定连接，所述旋转套筒（31）上设置有耳座（35），所述大臂（32）通过所述耳座（35）可转动的连接在所述旋转套筒（31）上，所述大臂（32）远离所述旋转套筒（31）的一端可转动的连接有所述小臂（33），所述小臂（33）远离所述大臂（32）的一端可转动的连接有所述转动臂（34），所述转动臂（34）上固定有高速相机（36）。

4.根据权利要求3所述的一种用于地铁铁轨的探伤装置，其特征在于，所述小臂（33）上还开设有凹槽（37），所述凹槽（37）用于放置所述转动臂（34），所述转动臂（34）上还固定有照明灯（38）。

5.根据权利要求4所述的一种用于地铁铁轨的探伤装置，其特征在于，还包括两个清扫装置（5），两个所述清扫装置（5）对称设置在所述车箱（12）的前端，所述清扫装置（5）包括连杆（51）、套筒a（52）和清扫轮（53），所述连杆（51）为L形，其一端与所述车箱（12）固定，另一端固定有所述套筒a（52），所述套筒a（52）与所述连杆（51）垂直设置，所述套筒a（52）内固定有电机，所述套筒a（52）远离所述连杆（51）的一端可转动的连接有所述清扫轮（53），所述清扫轮（53）与所述电机的输出轴固定，所述清扫轮（53）与铁轨接触。

6.根据权利要求1所述的一种用于地铁铁轨的探伤装置，其特征在于，所述行走机构（1）还包括减震装置（2），所述车轴（11）上对称设置有两个减震装置（2），所述减震装置包括连接杆（21）和弹簧（22），所述车箱（12）上开设有盲孔，所述弹簧（22）设置在所述盲孔内，且一端固定在所述车箱（12）上，另一端与所述连接杆（21）固定，所述连接杆（21）远离所述弹簧（22）的一端可转动的套设在所述车轴（11）上。

7.根据权利要求5所述的一种用于地铁铁轨的探伤装置，其特征在于，所述车箱（12）内还设置有控制器，所述超声波探测头（42）和所述高速相机（36）均与所述控制器电连。

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