CN217587053U - 一种钢轨焊缝检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钢轨焊缝检测装置，包括机体，所述机体上设置有第一检测单元、检测系统以及钢轨走行轮，所述钢轨走行轮与钢轨配合以沿钢轨的轨顶面行进，所述第一检测单元在钢轨走行轮沿轨顶面行进时贴靠钢轨的轨顶面以对钢轨的轨头进行检测，所述检测系统接收第一检测单元的检测信号并进行处理。本发明所述的钢轨焊缝检测装置沿着钢轨的轨顶面平稳行进以对钢轨进行检测，取代传统人工探伤检测的方式，有效提高检测效率，能够保对钢轨进行标准化、一致性的检测作业，消除人工因此产生的误差影响，提高检测准结果确性和可靠性。

Description

一种钢轨焊缝检测装置

技术领域

本发明涉及轨道检测设备技术领域，尤其涉及一种钢轨焊缝检测装置。

背景技术

近年来我国轨道交通迅猛发展，全国铁路营业里程达到15万公里左右，其中高铁3.96万公里左右，目前国内钢轨焊缝总数量达到280万个左右，2021年全路断轨数据统计中有1/2断轨事故与焊接接头有关，其中铝热焊占焊接接头断裂的81％，因此钢轨焊缝检测极其重要，钢轨焊缝的完好性是轨道交通运行安全性的保障。

目前轨道交通中对钢轨焊缝的检测主要采用人工探伤检测的方式，人工依靠便携式仪器+不同角度探头进行手动检测，对检测人员的操作水平要求高，劳动强度大、检测效率低，随意性强，检出率低，检测准确性和可靠性受人工因素影响较大，扫查工序繁琐，现场焊缝扫查工序的执行不受控，对检测人员的自觉负责态度要求高，现场数据记录离散，回波数据与焊缝检测位置难以一一对应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种钢轨焊缝检测装置，解决目前技术中钢轨焊缝检测采用人工探伤检测的方式，效率低下，检测准确性和可靠性受人工因素影响大，检出率低的问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：

一种钢轨焊缝检测装置，包括机体，所述机体上设置有第一检测单元、检测系统以及钢轨走行轮，所述钢轨走行轮与钢轨配合以沿钢轨的轨顶面行进，所述第一检测单元在钢轨走行轮沿轨顶面行进时贴靠钢轨的轨顶面以对钢轨的轨头进行检测，所述检测系统接收第一检测单元的检测信号并进行处理。本发明所述的钢轨焊缝检测装置通过钢轨走行轮沿着钢轨的轨顶面行进，在行进过程中通过第一检测单元对钢轨的轨头部分进行焊缝伤损检测，取代传统人工探伤检测的方式，有效提高检测效率，由于钢轨走行轮贴合在钢轨的轨顶面行进，保障了机体的稳定性和行进精度，保障第一检测单元在整个检测过程中的稳定性，提高检测作业的一致性，消除人工因此产生的误差影响，提高检测准结果确性和可靠性。

进一步的，还包括第二检测单元，所述第二检测单元可分离的装配在机体上，所述第二检测单元与机体分离后定位安装到钢轨上以对钢轨的轨腰和轨底进行检测，所述检测系统接收第二检测单元的检测信号并进行处理。钢轨的截面呈特殊结构，可形容为呈“工”字结构，轨头的截面宽度较宽，而轨腰的截面宽度较窄，轨底的截面宽度最宽，轨底通过轨卡安装在轨枕上，相邻钢轨之间还有连接件，对钢轨的轨腰和轨底进行检测的第二检测单元若固定设置在机体上以在机体沿着钢轨行进过程中进行检测，会出现第二检测单元与轨卡、连接件发生干涉的状况，导致机体无法持续沿着钢轨行进，需要频繁将钢轨焊缝检测装置从钢轨上取下，越过障碍后再将钢轨焊缝检测装置装配到钢轨上继续新型，采用可分离的第二检测单元的方式，能使得钢轨焊缝检测装置整体持续的沿着钢轨行进，使用更加便捷，第二检测单元仅在需要检测的位置处再将其从机体上分离后装配到钢轨上进行检测。

进一步的，所述第二检测单元上设置有电磁组件，所述第二检测单元通过电磁组件吸附在钢轨的轨顶面上，第二检测单元在钢轨上的固定方便快捷，并且能有效的保障检测过程中第二检测单元的稳定性，提高检测准确性和可靠性。

进一步的，所述第二检测单元包括检测单元主体，所述检测单元主体上设置有串列式超声探头和轨底超声探头，所述检测单元主体定位固定在钢轨上，所述串列式超声探头和轨底超声探头在检测单元主体上具有沿钢轨纵向的直线活动自由度，所述串列式超声探头、轨底超声探头分别由驱动机构带动沿钢轨纵向移动以进行超声检测。检测单元主体在检测过程中保持位置固定不动，为检测提供稳定的基础，避免位置偏差影响检测结果准确性，仅串列式超声探头和轨底超声探头进行动作以进行检测，有利于提高检测准确度。

进一步的，所述第一检测单元包括相控阵超声探头以及弹性件，所述相控阵超声探头在弹性件的作用下弹性贴合在钢轨的轨顶面以进行超声检测，实施方便、简单，检测效率高、准确度高。

进一步的，所述机体上还设置有清扫组件，所述清扫组件包括毛刷和水喷头以对钢轨的轨顶面进行清扫，避免轨顶面上的杂物影响检测准确性，也避免轨顶面上的杂物导致检测单元受损。

进一步的，所述机体上还设置有陆行轮，所述陆行轮在收纳位与展开位之间切换，所述陆行轮切换至展开位时用于承载机体以在陆面行走。钢轨走行轮仅用于与钢轨配合以使钢轨焊缝检测装置在钢轨上行进，钢轨走行轮不利于在陆面行走，采用可收放的陆行轮，即保障钢轨焊缝检测装置能方便的在陆面行走移动，提高可移动性，同时陆行轮又不妨碍钢轨焊缝检测装置在钢轨上的正常行进。

进一步的，所述陆行轮转动设置在机体上，所述机体上设置有与陆行轮收纳位和展开位分别对应的限位孔，所述陆行轮上设置的柱塞销与限位孔配合以锁定陆行轮。结构简单，易于实施，能够稳定的将陆行轮的状态锁定，当钢轨焊缝检测装置在钢轨上的正常行进时有效避免陆行轮意外切换到展开位而发生干涉，同时在钢轨焊缝检测装置沿陆面行走能确保陆行轮稳定承载机体。

进一步的，所述机体上还设置有人机交互单元，所述检测系统的处理结果发送至人机交互单元展示，便于实时的掌握检测结果并进行各种操作。

进一步的，所述人机交互单元活动连接在机体，所述人机交互单元具有第一转动调节自由度和第二转动调节自由度，所述第一转动调节自由度垂直于第二转动调节自由度。能够灵活调节，满足各种不同的需求，方便进行人机交互操作。

与现有技术相比，本发明优点在于：

本发明所述的钢轨焊缝检测装置沿着钢轨的轨顶面平稳行进以对钢轨进行检测，取代传统人工探伤检测的方式，有效提高检测效率，能够保对钢轨进行标准化、一致性的检测作业，消除人工因此产生的误差影响，提高检测准结果确性和可靠性。

附图说明

图1为钢轨焊缝检测装置的整体结构示意图；

图2为钢轨焊缝检测装置安放到钢轨上的侧视示意图；

图3为第二检测单元安放到钢轨上的示意图；

图4为陆行轮在机体上的连接的结构示意图；

图5为人机交互单元在机体上的连接结构示意图。

图中：

机体1、第一检测单元2、相控阵超声探头21、弹性件22、探头夹具23、第二检测单元3、检测单元主体31、串列式超声探头32、轨底超声探头33、检测系统4、超声主机41、耦合油液箱42、人机交互单元5、支架51、第一旋转阻尼器52、第二旋转阻尼器53、钢轨走行轮6、陆行轮7、柱塞销71、限位孔72、清扫组件8、电源及电控箱9、钢轨10。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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。

本发明实施例公开的一种钢轨焊缝检测装置，取代传统人工检测的方式，自动化的进行钢轨焊缝检测，有效提高检测效率、降低劳动强度，提高检测作业一致性，进而有效提高检测准确性和可靠性。

如图1至图5所示，一种钢轨焊缝检测装置，包括机体1，所述机体1上设置有第一检测单元2、检测系统4以及钢轨走行轮6，所述钢轨走行轮6与钢轨10配合以沿钢轨10的轨顶面行进，所述第一检测单元2在钢轨走行轮6沿轨顶面行进时贴靠钢轨10的轨顶面以对钢轨10的轨头进行检测，所述检测系统4接收第一检测单元2的检测信号并进行处理，还包括第二检测单元3，所述第二检测单元3可分离的装配在机体1上，所述第二检测单元3与机体1分离后定位安装到钢轨10上以对钢轨10的轨腰和轨底进行检测，所述检测系统4接收第二检测单元3的检测信号并进行处理。

本实施例所述的钢轨焊缝检测装置架设到钢轨上时，所述钢轨走行轮6与钢轨10配合以使钢轨焊缝检测装置沿着钢轨10行进来进行检测，所述钢轨走行轮6包括主轮和靠轮，所述主轮贴靠在钢轨10的轨顶面以沿着钢轨10的轨顶面滚动行进，所述靠轮与钢轨10的轨头侧边贴靠实现在垂直于钢轨10纵向上的定位，使得钢轨焊缝检测装置能精确的沿着钢轨10的纵向移动，有利于提高检测精确度；

第一检测单元2具体设置在机体1的底部，在钢轨走行轮6与钢轨10达到配合状态时，所述第一检测单元2刚好贴靠到钢轨10的轨顶面，从而当钢轨焊缝检测装置沿着钢轨10行进时，所述第一检测单元2能可靠的对钢轨10的轨头部分进行伤损检测，在本实施例中，采用超声探伤的方式，利用超声波对钢轨的焊缝缺陷进行无伤检查，从而第一检测单元2为超声检测探头组件，所述的检测系统4为超声检测系统，具体的，所述第一检测单元2包括相控阵超声探头21、弹性件22以及探头夹具23，相控阵超声探头21安装在探头夹具23上，探头夹具23连接在机体1上，并且探头夹具23与机体1之间还设置有弹性件22，所述弹性件22具体采用弹簧，所述相控阵超声探头21在弹性件22的作用下弹性贴合在钢轨10的轨顶面以进行超声检测，超声检测需要良好的耦合环境才能保障检测结果准确性，相控阵超声探头21被弹性压接在钢轨10的轨顶面既能有利于实现良好的耦合环境，并且也使相控阵超声探头21具有弹性避让的功能，避免钢轨10上的杂物等导致相控阵超声探头21撞击受损，对相控阵超声探头21提供一定的保护性，有利于延长使用寿命，降低维护成本，所述检测系统4包括超声主机41、耦合油液箱42等，所述超声主机41接收第一检测单元2的检测信号并进行处理，所述机体1上还设置有人机交互单元5，所述检测系统4的处理结果发送至人机交互单元5进行展示，方便工作人员及时掌握检测结果并进行相应的操作，所述耦合油液箱42用于向相控阵超声探头21提供耦合油，在相控阵超声探头21与钢轨10的轨顶面之间形成一个油层，为超声检测提供良好的耦合环境，从而提高检测结果准确性。

在本实施例中，所述机体1的底部还设置有清扫组件8，所述清扫组件包括毛刷和水喷头，在钢轨焊缝检测装置沿着钢轨10行进过程中对钢轨10的轨顶面进行喷水以及清扫，提高钢轨10的轨顶面的洁净度，有利于为超声检测提供良好的耦合环境，提高检测结果准确度。

第二检测单元3同样也具体采用超声检测探头组件，采用超声检测的方式来对钢轨10的轨腰和轨底进行检测，第二检测单元3需要贴合轨腰或轨道才能保障超声检测的准确性，由于轨卡、钢轨之间连接件的存在，第二检测单元3若直接固定在机体1上并在机体1沿钢轨10行进的过程实施检测作业，会出现第二检测单元3与轨卡、钢轨之间连接件发生干涉的状况，不利于钢轨焊缝检测装置的使用，因此采用第二检测单元3可分离的装配在机体1上的结构，在到达钢轨需要检测的位置时再将第二检测单元3从机体1上分离后装配到钢轨10上；

具体的，所述第二检测单元3包括检测单元主体31，所述检测单元主体31上设置有串列式超声探头32和轨底超声探头33，所述检测单元主体31通过夹具定位固定在钢轨10上，并且检测单元主体31上设置有电磁组件，所述第二检测单元3通过电磁组件磁性吸附固定到钢轨10的轨顶面上，所述串列式超声探头32和轨底超声探头33在检测单元主体31上具有沿钢轨10纵向的直线活动自由度，所述串列式超声探头32、轨底超声探头33分别由驱动机构带动沿钢轨10纵向移动以进行超声检测，所述第二检测单元3的检测信号通过有线的方式发送给检测系统，串列式超声探头32位于钢轨10的轨顶面，其能检测钢轨10的轨头和轨腰部分的焊缝状况，轨底超声探头33贴合钢轨10的轨底以检测钢轨10的轨底部分的焊缝状况，驱动机构包括电机、皮带以及导轨等组件，结构简单、易于实施，在检测过程中检测单元主体保持位置固定不动，仅串列式超声探头32、轨底超声探头33在驱动机构的作用下沿着钢轨10纵向活动以进行检测，在检测完成后再将第二检测单元3从钢轨上取下并回装到机体1上。

在本实施例中，所述机体1上还设置有陆行轮7，所述陆行轮7在收纳位与展开位之间切换，所述陆行轮7切换至展开位时用于承载机体1以在陆面行走，所述陆行轮7切换至收纳位时不妨碍钢轨焊缝检测装置通过钢轨走行轮6沿着钢轨行进，具体的，所述陆行轮7转动设置在机体1上，所述机体1上设置有与陆行轮7收纳位和展开位分别对应的限位孔72，所述陆行轮7上设置的柱塞销71与限位孔72配合以锁定陆行轮7，在机体1沿钢轨横向的两侧分别设置有所述陆行轮7，所述陆行轮7一共设置有四个，从而能平稳的承载机体1，使得钢轨焊缝检测装置能平稳的在陆面行走。

在本实施例中，所述人机交互单元5为一体式电脑，能够方便的获知检测结果并且进行检测设置，所述人机交互单元5活动连接在机体1，所述人机交互单元5具有第一转动调节自由度和第二转动调节自由度，所述第一转动调节自由度垂直于第二转动调节自由度，使得人机交互单元5调节灵活度高，适宜不同需求，具体的，所述人机交互单元5连接在安装板上，然后再通过第一旋转阻尼器52转动连接在支架51上，所述支架51再通过第二旋转阻尼器53转动连接在机体1上，第二旋转阻尼器53的转动轴向沿着横向并且垂直于钢轨10纵向，第二旋转阻尼器53上还设置有的手柄，实现调节角度范围控制，避免过范围转动，第一旋转阻尼器52和第二旋转阻尼器53在实现转动功能的同时能方便的停止在任意转动位置，便于工作人员查看及操作人机交互单元5。

所述机体1上设置有电源及电控箱9以对有第一检测单元2、第二检测单元3、检测系统4的工作进行供电，本实施例所述的钢轨焊缝检测装置采用人工推动机体1的方式驱动钢轨焊缝检测装置沿着钢轨10行进，机体1上设置有供人员推拉的把手，当然也可以设置电机等驱动机构带动钢轨走行轮6运转以使钢轨焊缝检测装置自动的沿着钢轨行进。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钢轨焊缝检测装置，其特征在于，包括机体(1)，所述机体(1)上设置有第一检测单元(2)、检测系统(4)以及钢轨走行轮(6)，所述钢轨走行轮(6)与钢轨(10)配合以沿钢轨(10)的轨顶面行进，所述第一检测单元(2)在钢轨走行轮(6)沿轨顶面行进时贴靠钢轨(10)的轨顶面以对钢轨(10)的轨头进行检测，所述检测系统(4)接收第一检测单元(2)的检测信号并进行处理。

2.根据权利要求1所述的钢轨焊缝检测装置，其特征在于，还包括第二检测单元(3)，所述第二检测单元(3)可分离的装配在机体(1)上，所述第二检测单元(3)与机体(1)分离后定位安装到钢轨(10)上以对钢轨(10)的轨腰和轨底进行检测，所述检测系统(4)接收第二检测单元(3)的检测信号并进行处理。

3.根据权利要求2所述的钢轨焊缝检测装置，其特征在于，所述第二检测单元(3)上设置有电磁组件，所述第二检测单元(3)通过电磁组件吸附在钢轨(10)的轨顶面上。

4.根据权利要求2所述的钢轨焊缝检测装置，其特征在于，所述第二检测单元(3)包括检测单元主体(31)，所述检测单元主体(31)上设置有串列式超声探头(32)和轨底超声探头(33)，所述检测单元主体(31)定位固定在钢轨(10)上，所述串列式超声探头(32)和轨底超声探头(33)在检测单元主体(31)上具有沿钢轨(10)纵向的直线活动自由度，所述串列式超声探头(32)、轨底超声探头(33)分别由驱动机构带动沿钢轨(10)纵向移动以进行超声检测。

5.根据权利要求1所述的钢轨焊缝检测装置，其特征在于，所述第一检测单元(2)包括相控阵超声探头(21)以及弹性件(22)，所述相控阵超声探头(21)在弹性件(22)的作用下弹性贴合在钢轨(10)的轨顶面以进行超声检测。

6.根据权利要求1所述的钢轨焊缝检测装置，其特征在于，所述机体(1)上还设置有清扫组件(8)，所述清扫组件(8)包括毛刷和水喷头以对钢轨(10)的轨顶面进行清扫。

7.根据权利要求1所述的钢轨焊缝检测装置，其特征在于，所述机体(1)上还设置有陆行轮(7)，所述陆行轮(7)在收纳位与展开位之间切换，所述陆行轮(7)切换至展开位时用于承载机体(1)以在陆面行走。

8.根据权利要求7所述的钢轨焊缝检测装置，其特征在于，所述陆行轮(7)转动设置在机体(1)上，所述机体(1)上设置有与陆行轮(7)收纳位和展开位分别对应的限位孔(72)，所述陆行轮(7)上设置的柱塞销(71)与限位孔(72)配合以锁定陆行轮(7)。

9.根据权利要求1所述的钢轨焊缝检测装置，其特征在于，所述机体(1)上还设置有人机交互单元(5)，所述检测系统(4)的处理结果发送至人机交互单元(5)展示。

10.根据权利要求9所述的钢轨焊缝检测装置，其特征在于，所述人机交互单元(5)活动连接在机体(1)，所述人机交互单元(5)具有第一转动调节自由度和第二转动调节自由度，所述第一转动调节自由度垂直于第二转动调节自由度。

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