CN219456056U - 一种道岔伤损实时监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种道岔伤损实时监测装置，涉及一种用于对轨道伤损进行定位和监测装置。目的是为了克服现有对于道岔故障检测耗费人力物力的问题，包括2N个声发射信号传感器、N个轨边采集主机和远程服务器；2N个声发射信号传感器分为N组，每组中的2个声发射信号传感器分别用于采集双边轨道中的一条轨道的声发射信号；并且每组的2个声发射信号传感器的声发射电信号输出端均与对应的轨边采集主机的声发射电信号输入端电气连接；轨边采集主机的位置信息输出端和声发射信号参数输出端均与远程服务器的位置信息输入端和声发射信号参数输入端电气连接。

Description

一种道岔伤损实时监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于对轨道伤损进行定位和监测装置。

背景技术

道岔是铁路基础设施中十分重要、影响行车安全的关键设施，要求具有高安全性、高可靠性，能长期保持良好的工作状态，能确保列车安全、平稳、不间断地运行；道岔是实现列车转辙的关键部件，存在直接与轮轨关系相关的可动部件(尖轨、心轨)，车轮过轨接触状态复杂，轨条断面多变，轨条支承及约束条件复杂，岔区零配件多，多种不同类型、不同材质的部件组装，工电联动实现转辙等，这些特点都无一例外的表明道岔是轨道交通固定设备中极为薄弱的环节，一旦发生故障而不能及时排除，将严重影响轨道交通系统的安全正常运营，甚至引发灾难性的后果。在列车荷载及温度荷载的频繁、持续作用下，岔区钢轨会不断发生损伤变形及性能劣化，是线路维修中的重点及难点，需要投入大量的人力、物力去进行检测和维护。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有对于道岔故障检测耗费人力物力的问题，提供了一种道岔伤损实时监测装置。

本实用新型提供一种道岔伤损实时监测装置，包括2N个声发射信号传感器、N个轨边采集主机和远程服务器；

2N个声发射信号传感器分为N组，每组中的2个声发射信号传感器分别用于采集双边轨道中的一条轨道的声发射信号；

并且每组的2个声发射信号传感器的声发射电信号输出端均与对应的轨边采集主机的声发射电信号输入端电气连接；

轨边采集主机的位置信息输出端和声发射信号参数输出端均与远程服务器的位置信息输入端和声发射信号参数输入端电气连接。

本实用新型的有益效果是：

1、可实现在线检测和实时监测，不占用道岔，不影响道岔正常运行，对列车是否占用无要求，且能在列车占用期分辨裂痕、断裂发生；

2、检测距离远，可实现断裂准确定位，直接指导维修人员到达现场检修，无需在较长线路上的整个区域进行巡检，节约钢轨检修时间；

3、系统简单，造价低，检测范围广，具有良好的适用性。

4、不仅可检测到断轨的发生，也能够检测到轨道上出现的裂纹等损伤的发生，在发生彻底断轨前，即可检测出其钢轨服役期的健康状态，判断是否有裂痕、裂纹扩展等发生，及早地发现损伤，实现早期预警；

5、尤其适用于道岔区尖轨、心轨、翼轨、基本轨的折断及严重伤损监测；

6、可延伸至钢轨扣件等的完整性监测。

附图说明

图1为本实用新型的一种道岔伤损实时监测装置的使用结构示意图。

图2为本实用新型的一种道岔伤损实时监测装置中声发射信号传感器与铁轨的配合结构示意图；

图3为本实用新型的一种道岔伤损实时监测装置中声发射信号传感器的结构示意图；

图4为本实用新型的一种道岔伤损实时监测装置中声发射信号传感器和轨边采集主机的电气结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

具体实施方式一

本实施方式的一种道岔伤损实时监测装置，包括2N个声发射信号传感器1、N个轨边采集主机2和远程服务器3；

2N个声发射信号传感器1分为N组，每组中的2个声发射信号传感器1分别用于采集双边轨道中的一条轨道的声发射信号；

并且每组的2个声发射信号传感器1的声发射电信号输出端均与对应的轨边采集主机2的声发射电信号输入端电气连接；

轨边采集主机2的位置信息输出端和声发射信号参数输出端均与远程服务器3的位置信息输入端和声发射信号参数输入端电气连接。

具体实施方式二

本实施方式是对实施方式一的进一步说明，本实施方式中，声发射信号传感器1包括壳体1-1、声发射信号采集探头1-2和传感器电源1-3；

壳体1-1上设有凹槽1-4，凹槽与铁轨轨脚的厚度适配；凹槽1-4朝向铁轨的侧壁设有声发射信号采集窗1-5；

声发射信号采集探头1-2和传感器电源1-3均固定于壳体1-1内；

并且，声发射信号采集探头1-2的采集端位于声发射信号采集窗1-5的对应位置；传感器电源1-3能够向声发射信号采集探头1-2供电；

壳体1-1的外侧壁设有声发射电信号输出端子1-6和电源端子1-7；

声发射电信号输出端子1-6的一端与声发射信号采集探头1-2的声发射电信号输出端电气连接，另一端与轨边采集主机2的声发射电信号输入端电气连接；

电源端子1-7的一端与传感器电源1-3的电能输入端电气连接，另一端与轨边采集主机2的电能输出端电气连接。

本实施方式的其他技术特征均与实施方式一完全相同。

具体实施方式三

本实施方式是对实施方式一或二的进一步说明，本实施方式中，还包括信号放大器4；

信号放大器4电气连接于声发射信号传感器1的声发射电信号输出端与轨边采集主机2的声发射电信号输入端之间。

本实施方式的其他技术特征均与实施方式一或二完全相同。

具体实施方式四

本实施方式是对实施方式一或二的进一步说明，本实施方式中，N组的声发射信号传感器1分别设置于道岔的上行位置和下行位置，用于采集道岔或道岔附近铁轨的声发射信号。

本实施方式的其他技术特征均与实施方式一或二完全相同。

实施例

本发明的一种道岔伤损实时监测装置，(一般N＝8)，即包括16个声发射信号传感器1，声发射信号传感器1可实现实时监测功能，声发射信号传感器1可用于实时监测道岔状态，可实现远距离的感知，并通过成对声发射信号传感器1的布置，确认和分辨发生问题的钢轨，并经现有的信号处理方法实现损伤位置的定位。

还包括8组轨边采集主机2，轨边采集主机2实现声发射信号传感器1的声发射信号采集，转换及传输功能。还包括1套数据服务中心(远程服务器3)，数据服务中心可利用现有数据模型实现数据的解析，分析及综合评估等功能。

2N个声发射信号传感器1分为N组，N组的声发射信号传感器1分别设置于道岔的上行位置和下行位置；

每组中的2个声发射信号传感器1分别设置于双边轨道中的一条轨道上；且2个声发射信号传感器1之间沿平行铁轨方向的距离不大于第一距离阈值，2个声发射信号传感器1之间沿垂直铁轨方向的距离不大于第二距离阈值；用于采集距离阈值相关范围内的声发射信号，这样在道岔发生故障时，可以通过具体检测到声发射信号的声发射信号传感器1的位置及其采集范围，确定具体故障发生位置。

声发射信号传感器1均能够采集声发射信号的机械波，并且每组的2个声发射信号传感器1的声发射电信号输出端均与对应的轨边采集主机2的声发射电信号输入端电气连接；

轨边采集主机2的位置信息输出端和声发射信号参数输出端均与远程服务器3的位置信息输入端和声发射信号参数输入端电气连接。轨边采集主机2带有GPS，或者在安装时内部存储了位置信息，这样位置信息随同声发射信号参数一起传输至远程服务器3内，远程服务器即可定位到道岔故障的具体位置。

本实用新型利用多通道的发射信号传感器1对轮轨摩擦、敲击以及信号源主动发射等的声波传播情况，分别监测其道岔的声信号情况，研究其传播特性，提出灵敏度最优的传感器布局位置和分布情况。监测道岔接受应力释放所产生的声发射信号，通过现有声信号提取方法对其进行特征提取和识别，并对其特征和损伤情况向对应建立评估模型，利用研究的非线性超声损伤评估方法进行验证和修正模型。

在轨边采集主机2内部由FPGA进行控制数据采集和数据处理，实时进行不间断的数据采集，在无损伤特征的信号发生时，不触发存储，当声发射信号发生，根据损伤特征信号及频谱进行预处理和分析，并将报警情况和位置信息，声发射信息参数以及该时段的波形进行存储，并实时传输到远程服务器3主机中，客户端可进行查询和下载数据，并进行具体的后续分析。这样处理的方案，可极大地减小数据量。轨边采集主机2通过无线或者有线传输将数据和特征信号传输到远程服务器3，并由客户端电脑可查询和实施显示报警情况。可实现岔区钢轨裂纹伤损监测，并实时评估道岔的工作状态，具有状态异常报警功能。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本实用新型，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本实用新型的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用。

Claims (4)

1.一种道岔伤损实时监测装置，其特征在于，包括2N个声发射信号传感器(1)、N个轨边采集主机(2)和远程服务器(3)；

所述2N个声发射信号传感器(1)分为N组，每组中的2个声发射信号传感器(1)分别用于采集双边轨道中的一条轨道的声发射信号；

并且每组的2个声发射信号传感器(1)的声发射电信号输出端均与对应的轨边采集主机(2)的声发射电信号输入端电气连接；

轨边采集主机(2)的位置信息输出端和声发射信号参数输出端均与远程服务器(3)的位置信息输入端和声发射信号参数输入端电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种道岔伤损实时监测装置，其特征在于，声发射信号传感器(1)包括壳体(1-1)、声发射信号采集探头(1-2)和传感器电源(1-3)；

所述壳体(1-1)上设有凹槽(1-4)，所述凹槽与铁轨轨脚的厚度适配；所述凹槽(1-4)朝向铁轨的侧壁设有声发射信号采集窗(1-5)；

所述声发射信号采集探头(1-2)和传感器电源(1-3)均固定于所述壳体(1-1)内；

并且，所述声发射信号采集探头(1-2)的采集端位于所述声发射信号采集窗(1-5)的对应位置；所述传感器电源(1-3)能够向所述声发射信号采集探头(1-2)供电；

所述壳体(1-1)的外侧壁设有声发射电信号输出端子(1-6)和电源端子(1-7)；

所述声发射电信号输出端子(1-6)的一端与所述声发射信号采集探头(1-2)的声发射电信号输出端电气连接，另一端与轨边采集主机(2)的声发射电信号输入端电气连接；

所述电源端子(1-7)的一端与所述传感器电源(1-3)的电能输入端电气连接，另一端与轨边采集主机(2)的电能输出端电气连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种道岔伤损实时监测装置，其特征在于，还包括信号放大器(4)；

所述信号放大器(4)电气连接于声发射信号传感器(1)的声发射电信号输出端与轨边采集主机(2)的声发射电信号输入端之间。

4.根据权利要求1或2所述的一种道岔伤损实时监测装置，其特征在于，N组的声发射信号传感器(1)分别设置于道岔的上行位置和下行位置，用于采集道岔或道岔附近铁轨的声发射信号。