CN219687308U - 一种钢轨探伤车 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种钢轨探伤车，包括设置于所述探伤车上的探伤系统、表面伤损检测系统、定速巡航系统；所述探伤系统用于对钢轨内部伤损进行检测；所述表面伤损检测系统用于辅助探伤系统进行表面检测；所述定速巡航系统用于控制探伤车以恒定的速度运行；主要用于检测钢轨伤损，可减少工作人员的工作量，并保证检测数据在恒定速度区间检测；可比性高，重复性检测数据可靠。

Description

一种钢轨探伤车

技术领域

本申请涉及一种钢轨探伤车，适用于铁路机械设计制造领域。

背景技术

钢轨伤损指钢轨在使用过程中发生钢轨折断，钢轨裂纹以及其他影响和限制钢轨使用性能的缺陷。

现有探伤车在线路上运行并在行进中同时对两根钢轨中的伤损进行探伤并能分析、处理和记录探测结果，能够清晰地在图像中看到钢轨内伤损。探伤车一般自带动力，也可由其他车辆牵引编组运行，使用的检测方法主要是超声波探伤法。

探伤车是目前常用的车下系统的承载方式之一，探伤车的优点为维修空间大，但同时存在对探伤车的速度稳定性、对中要求及散热要求高的技术问题。此外，现有技术中还存在如下技术问题：

(1)钢轨表面有油污区域，钢轨探伤车作业，油污区域的存在影响探伤效果；

(2)探伤车作业形式一般采用动力驱动整机行走，探伤车落轨后，探伤作业速度一般根据整车行进进行作业，速度不易控制，影响探伤效果。

由鉴于此，特提出本申请。

发明内容

为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种钢轨探伤车。

根据本申请实施例，提供了一种钢轨探伤车，包括设置于所述探伤车上的探伤系统、表面伤损检测系统及定速巡航系统；

所述探伤系统用于对钢轨内部伤损进行检测；所述表面伤损检测系统用于辅助探伤系统进行表面检测；所述定速巡航系统用于控制探伤车以恒定的速度运行。

如上所述的一种钢轨探伤车，所述探伤车包括动力车与检测车，所述动力车与检测车的端部均设置司机室；

动力车与检测车之间通过车钩连接，动力车与检测车之间还设置有用于在两车之间形成贯通道的过渡板。

如上所述的一种钢轨探伤车，所述检测车包括：车架及设置于车架下方的转向架；

所述车架底部安装探伤小车及表面伤损检测装置；所述的探伤系统安装在探伤小车上；所述的表面伤损检测系统安装在表面伤损检测装置上。

如上所述的一种钢轨探伤车，所述探伤小车悬挂于所述探伤车的车架，通过锁定装置连接；所述探伤小车与车架之间安装有升降驱动装置，用于驱动探伤小车沿与探伤车运行方向垂直的方向升降移动。

如上所述的一种钢轨探伤车，所述探伤小车与车架之间还安装有旋转连杆机构，用于所述探伤小车与车架之间的牵引连接，随所述探伤小车的升降移动进行伸缩运动。

如上所述的一种钢轨探伤车，所述动力车下方安装有动力包、动力转向架I与动力转向架II；

动力包安装于动力转向架I与动力转向架II之间，用于提供动力转向架I与动力转向架II所需要的驱动力。

如上所述的一种钢轨探伤车，所述动力包包括发动机、液力变速箱；通过发动机与液力变速箱提供液压动力，液力变速箱双侧输出，与动力转向架I、动力转向架II之间分别设置第一传动轴和第二传动轴，通过第一传动轴和第二传动轴同时驱动动力转向架I、动力转向架II的传动轴。

如上所述的一种钢轨探伤车，所述发动机与动力车的车顶之间设置散热风道与导风罩，发动机通过散热风道散热；所述导风罩的顶部安装有格栅、底部配置有排水孔。

如上所述的一种钢轨探伤车，所述动力车还包括电气间、动力间与工具间；所述检测车还包括会议室、探伤操作间、维修间；所述会议室设置有取电接口，用于从其他动力车取电提供作业动力。

如上所述的一种钢轨探伤车，所述动力间的右侧和底部设置有进风口，所述动力间的顶部和左侧设置有排风口；发动机与动力间的车顶之间设置有散热风道，散热风道通过车顶部散热；散热风道的导风罩顶部安装有格栅，底部配置有排水孔。

如上所述的一种钢轨探伤车，所述检测车的车架下方还安装有高压水清洗装置；高压水清洗装置用于清洗线路上的油污及清洁钢轨表面。

采用本申请实施例中提供的一种钢轨探伤车，具有以下有益下效果：

本申请的探伤车包括探伤系统、表面伤损检测系统、定速巡航系统，主要用于检测钢轨伤损，可减少工作人员的工作量，并保证检测数据在恒定速度区间检测；可比性高，重复性检测数据可靠。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请钢轨探伤车的示意图；

图2为本申请钢轨探伤车中探伤小车与车架连接示意图；

图3为本申请实施例提供的探伤车恒速运行控制方法的流程示意图。

图4为本申请实施例提供的探伤车恒速运行控制方法中的变速箱自动换挡参考图。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1为本申请钢轨探伤车的示意图；图2为本申请钢轨探伤车中探伤小车与车架连接示意图；如图1-图2所示，本申请实施例中提供了一种钢轨探伤车，用于检测钢轨伤损。

本申请提供的实施例提供一种钢轨探伤车，包括设置于探伤车上的探伤系统30、表面伤损检测系统及定速巡航系统；探伤车可在钢轨上双向行驶；探伤系统30用于检测钢轨内部伤损；表面伤损检测系统用于辅助探伤系统进行表面检测；定速巡航系统用于控制探伤车以恒定的速度运行。定速巡航系统控制作业速度，可实现整机作业时速度恒定，检测数据更稳定，并减少工作人员的工作量。

探伤车可以采用一节动力车，探伤系统30、表面伤损检测系统及定速巡航系统均安装在动力车上；也可以采用多节列车，探伤系统30、表面伤损检测系统及定速巡航系统安装在相应的列车上。

作为本申请的一个实施例，探伤车包括动力车与检测车，动力车与检测车的端部均设置司机室，可在钢轨上双向行驶；动力车与检测车之间通过车钩11连接，动力车与检测车之间还设置有用于在两车之间形成贯通道的过渡板10；过渡板10用于连通动力车与检测车。具体地，动力车的另一端设置前司机室25、检测车的另一端设置后司机室18。

实施中，动力车与检测车由过渡板10连通，过渡板10作为贯通道，作业人员可以从动力车通过到检测车，亦可以由前司机室25通过过渡板10穿行到达后司机室18，为作业人员提供便利。当动力车出现故障，中间车钩11可以分开，使探伤车与检测车两车分开，并且由其他车辆通过车钩1牵引并提供动力进行作业，避免动力车故障时无法继续进行作业。

作为一种实施例，过渡板10通过设置在车端的护栏进行防护。避免作业人员从车端坠落。

作为一种实施例，检测车的车架下方还设置从动转向架I12、从动转向架II 16，车架底部还安装探伤小车13及表面伤损检测装置17；探伤系统安装在探伤小车13上；表面伤损检测系统安装在表面伤损检测装置17上。

作为本申请的一个实施例，探伤小车13悬挂于探伤车的车架，通过锁定装置27连接；探伤小车13与车架之间安装有升降驱动装置28，用于驱动探伤小车13沿与探伤车运行方向垂直的方向升降移动。

实施中，探伤小车13挂载于车架底部的中间车体上，非作业状态时，探伤小车13通过锁定装置27固定于车架上。作业准备，解开锁定装置27，通过升降驱动装置28将探伤小车13下放到轨道上，系统调试正常后开始作业。探伤小车13通过升降驱动装置2施加一定的下压力保证探伤系统与轨道面的接触。升降驱动装置28可以为液压驱动油缸，例如在探伤小车13与车架之间安装四个升降气缸，用于对探伤小车13进行升降操作，并且施加一定的下压力。

作为本申请的一个实施例，探伤小车13与车架之间还安装有牵引机构29，牵引机构29用于探伤小车13与车架之间的牵引连接，牵引机构为探伤小车13提供前进动力；牵引机构的形式有很多种，例如本申请采用的牵引机构29为连杆结构，随探伤小车13的升降移动进行伸缩运动；在提供牵引动力的同时，通过连杆机构的伸缩能够传递与缓冲探伤小车13的作用力，确保探伤小车13的受力安全，能够增加探伤小车13升降与运行的稳定性。作为本申请的一个实施例，探伤小车13左右对称布置与探伤车车架的两侧，并通过探伤小车13的探伤系统30共同完成探伤作业。

在铁路钢轨探伤领域，一种典型的探伤系统30包括探头、信号处理模块及数模转化模块；探头，用于进行铁路钢轨探伤，生成超声波射频信号；信号处理模块，与所述探头电性连接，用于对超声波射频信号处理并转化称成数字信号；数模转化模块，与信号处理模块电连接，用于接受信号处理模块的数字信号并输出铁路钢轨的探伤结果。

表面伤损检测系统，用于辅助探伤系统进行表面检测；包括依次电性连接的表面检测传感器、信号接收模块及信号处理模块；表面检测传感器检测钢轨表面伤损情况并将伤损信号传递给信号接收模块，信号接收模块接收后由信号处理模块分析处理，输出表面伤损的情况。

具体地，动力车还设置有动力包6、动力转向架I 3与动力转向架II 9；动力包6可以安装在动力车的车体上，也可以安装在动力车的车体下方；例如本申请的实施例中，动力包6安装在动力车的车体下方，安装于动力转向架I 3与动力转向架II 6之间。用于提供动力转向架I 3与动力转向架II 6所需要的驱动力。

具体地，动力包6包括发动机、变速箱；动力包6通过发动机与变速箱提供动力，变速箱双侧输出，与动力转向架I 3与动力转向架II 6分别设置第一传动轴4和第二传动轴8，通过第一传动轴4和第二传动轴同时驱动动力转向架I 3与动力转向架II 6的传动轴。

实施中，变速箱可以采用液力变速箱，整车由动力间23中配置的动力包6提供运行动力，动力包6通过发动机与液力变速箱提供液压动力，液力变速箱双侧输出，通过第一传动轴4和第二传动轴8同时驱动动力转向架I 3和动力转向架II 9的四个传动轴，牵引整车运行，满足大坡道的牵引运行要求，控制动力包的变速箱固定档位，可以实现探伤车的恒定速度行驶。

作为一个实施例，整车运行动力传动系统进行定速巡航控制，通过将速度传感器反馈的信号转换为发动机控制信号，对发动机转速进行调整，控制整车在工作档位运行时，保证恒定速度运行，减小工作人员的工作量。

整车运行动力传动系统，可由不同的传动方式实现，除了液力驱动外、液压驱动和电驱动形式的探伤车也可实现恒速运行。

具体地，动力间23采用集中布置方式，下方为动力包6，包括发动机、液力变速箱、发电机、空压机等动力部件。集中布置方式便于管理和检修，同时优化各系统的散热，采用右侧和底部进风，所述动力间23的右侧和底部设置进风口，顶部和左侧排风的散热方式，所述动力间13的顶部和左侧设置排风口，满足整车运行时的散热需求。其中发动机散热布置有散热风道通过车顶部散热。导风罩顶部安装有格栅，底部配置有排水孔可以排出雨水。适应隧道结构采用顶部较大空间热风易排出。

作为一个实施例，动力车还包括电气间24、动力间23与工具间22。

电气间24安装有配电柜，强弱电分开布置，保证用电安全。

前司机室25安装有驾驶台、监控设备、探伤系统小键盘。

工具间22配置有工具柜及其制动机。可以放置小型工具及其检修设备，可固定到工具柜中，为作业人员提供便利。制动机采用车内布置，提高设备的安全性和可维修性。

具体地，动力包6还通过液力变速箱的PTO口提供液压动力，为液力变速箱的散热风扇、空压机、液压散热风扇提供动力。动力包6通过发动机与液力变速箱提供液压动力，可通过前司机室25或者后司机室18进行控制。

在前司机室25与后司机室18的控制台设置有作业档控制手柄，控制作业时整机恒定速度作业，可实现整机作业时速度恒定，检测数据更稳定，并减少工作人员的工作量。通过工作档位选择，控制动力包6的液力变速箱固定档位，车辆控制器PID闭环调节机车油门，可以实现探伤车的恒定速度行驶，并进行探伤作业。

作为一个实施例，对中系统采用激光对中，也可以选用机械对中。

检测车的车架下方还安装水箱14、高压水清洗装置15；其中，高压水清洗装置15，高压水清洗装置15用来清洗线路上的油污，通过高压水达到清洁钢轨表面的目的，防止油污处影响探伤效果，提高检测的准确率。

作为一个实施例，检测车还包括会议室21、探伤操作间20、维修间19。

作为一个实施例，会议室21配置有配电柜、会议桌和显示器。可以通过配电柜从其他车辆或者车间取电。显示器可以显示探伤系统数据进行讨论和查看数据。检测车会议室21设置有取电接口可以从其他动力车取电提供作业动力。

探伤操作间20配置有操作台、电器柜，控制探伤系统作业。操作人员可在操作台进行界面操作，通过电器柜提供动力和控制信号，来控制车下的探伤小车13、高压水清洗装置15、表面检测装置17进行探伤作业；探伤小车13针对钢轨内部伤损进行检测，表面检测装置辅助探伤小车13进行表面检测，共同提供伤损的整体情况，通过探伤控制系统进行分析，并形成伤损报告。

维修间19配置有操作台和维修工具，对于探伤车配件进行维修更换。操作人员可通过维修工具对发生损坏的探伤小轮进行检修，操作台中配置有小轮存储柜，对备用探伤轮进行收纳，所有小轮出现故障可进行及时更换。

作为一个实施例，后司机室18与前司机室25对称布置，安装设备相同。前司机室25和后司机室18的驾驶台具有联锁控制，前司机室25和后司机室18不可同时操作，防止误操作，安全可靠。

另一方面，发明人发现在钢轨探伤车领域，动力系统采用的大多是发动机组与变速箱来提供动力，而在这一领域目前市场上还没有成熟的恒速运行控制方法。

另外，探伤车作业形式一般采用动力驱动整机行走，探伤车落轨后，探伤作业速度一般根据整车行进速度进行作业，速度不易控制，容易影响探伤效果。

车下还设置有柴油箱5，用于提供柴油作为燃油动力。

车下还设置有风缸7，用于提供压缩空气作为空气动力。

如图3和图4所示，针对上述问题，本申请实施例还提供了一种探伤车恒速运行控制方法，包括：

获取探伤车的预设速度与当前速度的速度差值，与预设限值进行比较；

当速度差值大于预设限值时，基于PID比例调节法，计算输出第一发动机转速，并通过I/O信号控制变速箱的档位电磁阀调节档位；

当速度差值小于预设限值时，基于PID积分调节法，计算输出第二发动机转速，并通过I/O信号控制变速箱的档位电磁阀调节档位。

进一步地，PID比例调节法包括：根据预设的比例调节系数、速度差值计算探伤车的发动机转速。

第一发动机转速的计算公式为：

ω₁＝(V₁₁-V₁₂)*m₁₁+ω₁₀

其中，ω₁为第一发动机转速，ω₁₀为第一发动机当前转速，V₁₁为第一发动机预设速度，V₁₂为第一发动机当前速度，m₁₁为预设的比例调节系数。

所述PID比例调节法包括：对发动机转速进行积分，根据预设速度和当前速度的差值、预设比例系数、发动机当前转速及所述积分计算探伤车的发动机转速。

进一步地，基于PID积分调节法，第二发动机转速的计算公式为：

ω₂＝(V₂₁-V₂₂)*m₂₂+ω₂₀

其中，ω₂为第二发动机转速，ω₂₀为第二发动机当前转速，V₂₁为第二发动机预设速度，V₂₂为第二发动机当前速度，m₂₂为第二发动机预设的比例调节系数。

在本实施例中，探伤车采用两节车辆，一节动力车，一节检测车。而控制系统放置在动力车箱内，控制系统包括：动力系统、车辆管理系统、上位机和探伤系统。

动力系统包括发动机组和变速箱，探伤车通过发动机组与液力变速箱提供液压动力，液力变速箱双侧输出，通过传动轴来牵引整车运行；

车辆管理系统用来实现列车的逻辑控制功能，包括软件编程来实现恒速运行的控制算法及信息采集和命令下达；

上位机用来显示一些重要的参数，方便驾驶员随时掌握列车的动态信息；

探伤系统放置在检测车箱内，探伤系统的作业速度由探伤车的行进速度控制，探伤系统的作业触发指令来自车辆管理系统。

探伤车恒速作业的控制算法是通过车辆管理系统的逻辑运算来实现的，车辆管理系统采集I/O从站、动力系统及探伤系统的信息，同时进行逻辑运算，发布控制指令。

恒速运行控制主要以采集的列车速度传感器值为依据，通过计算列车的预设速度与当前速度的速度差值与预设限值进行比较得出的结果，来判断列车的加减速，车辆管理系统经过PID运算，得出列车速度所需的调节量，再通过换算得到对应发动机转速的大小，经CAN通讯方式传达给发动机控制单元ECU。

如图4所示，为变速箱自动换挡功能参考图，通过车辆控制系统的程序控制实现，从而达到列车恒速运行，并进行探伤作业。

综上所述，采用本申请实施例中提供的探伤车恒速运行控制方法，能够快速精确调节发动机转速大小，再通过快速切换档位，有效降低了探伤车车速的波动区间，提高了行车的稳定性和舒适度，也极大降低了作业人员的工作强度。同时列车恒速运行状态下，对探伤系统的探伤精度也是很好的保障。相应的，本申请公开的一种探伤车恒速运行控制系统、介质及设备，同样具有上述有益效果。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种钢轨探伤车，其特征在于，包括设置于所述探伤车上的探伤系统、表面伤损检测系统及定速巡航系统；

所述探伤系统用于对钢轨内部伤损进行检测；所述表面伤损检测系统用于辅助探伤系统进行表面检测；所述定速巡航系统用于控制探伤车以恒定的速度运行。

2.如权利要求1所述的一种钢轨探伤车，其特征在于，所述探伤车包括动力车与检测车，所述动力车与检测车的端部均设置司机室；

动力车与检测车之间通过车钩连接，动力车与检测车之间还设置有用于在两车之间形成贯通道的过渡板。

3.如权利要求2所述的一种钢轨探伤车，其特征在于，所述检测车包括：车架及设置于车架下方的转向架；

所述车架底部安装探伤小车及表面伤损检测装置；所述的探伤系统安装在探伤小车上；所述的表面伤损检测系统安装在表面伤损检测装置上。

4.如权利要求3所述的一种钢轨探伤车，其特征在于，所述探伤小车悬挂于所述探伤车的车架，通过锁定装置连接；所述探伤小车与车架之间安装有升降驱动装置，用于驱动探伤小车沿与探伤车运行方向垂直的方向升降移动。

5.如权利要求4所述的一种钢轨探伤车，其特征在于，所述探伤小车与车架之间还安装有牵引机构，用于所述探伤小车与车架之间的牵引连接，为探伤小车提供前进动力。

6.如权利要求2所述的一种钢轨探伤车，其特征在于，所述动力车还安装有动力包、动力转向架I与动力转向架II；

动力包安装于动力转向架I与动力转向架II之间，用于提供动力转向架I与动力转向架II所需要的驱动力。

7.如权利要求6所述的一种钢轨探伤车，其特征在于，所述动力包包括发动机、变速箱；通过发动机与变速箱提供动力，变速箱双侧输出，与动力转向架I、动力转向架II之间分别设置第一传动轴和第二传动轴，通过第一传动轴和第二传动轴同时驱动动力转向架I、动力转向架II的传动轴。

8.如权利要求7所述的一种钢轨探伤车，其特征在于，所述发动机与动力车的车顶之间设置散热风道与导风罩，发动机通过散热风道散热；所述导风罩的顶部安装有格栅、底部配置有排水孔。

9.如权利要求2所述的一种钢轨探伤车，其特征在于，所述动力车还包括电气间、动力间与工具间；所述检测车还包括会议室、探伤操作间、维修间；所述会议室设置有取电接口，用于从其他动力车取电提供作业动力。

10.如权利要求9所述的一种钢轨探伤车，其特征在于，所述动力间的右侧和底部设置有进风口，所述动力间的顶部和左侧设置有排风口；发动机与动力间的车顶之间设置有散热风道，散热风道通过车顶部散热；散热风道的导风罩顶部安装有格栅，底部配置有排水孔。

11.如权利要求2所述的一种钢轨探伤车，其特征在于，所述检测车的车架下方还安装有高压水清洗装置；高压水清洗装置用于清洗线路上的油污及清洁钢轨表面。