CN105818837B - 一种采用自动对中方式的钢轨探伤车 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种采用自动对中方式的钢轨探伤车，该钢轨探伤车包括：探伤车、探伤系统、自动对中系统；其中，探伤车，在钢轨上行驶；探伤系统，安装于探伤车上，包括探轮，用于进行钢轨内部的伤损检测；自动对中系统，安装于探伤车上，包括自动对中传感器、自动对中控制柜、自动对中驱动电机；其中，自动对中传感器，用于检测探轮与钢轨中心线的偏差，将检测结果发送至自动对中控制柜；自动对中控制柜，用于根据检测结果，发送控制指令至自动对中驱动电机；自动对中驱动电机，用于调整探轮的水平位置，修正探轮与钢轨中心线的偏差。
Description
技术领域
本发明涉及钢轨交通技术领域，尤指一种采用自动对中方式的钢轨探伤车。
背景技术
钢轨是铁路运输的基础，确保钢轨运营状态良好是保证铁路运输安全的重要措施。随着我国铁路运行里程的增加和列车运行速度的提高，对钢轨快速检测的要求也逐渐提高。国内普遍采用80公里/小时运行速度的大型钢轨探伤车对钢轨进行周期性检测，钢轨探伤车上搭载超声波检测系统对钢轨进行探伤。
超声波钢轨探伤车是根据钢轨伤损反射的超声回波来检测钢轨伤损的，使用超声波探头进行钢轨探伤时，必须使0度超声波探头对准钢轨截面的几何中心线。当超声波探头对准钢轨截面中心线时，如果钢轨没有伤损，超声波探头可以接收到比较强的轨底回波(底波)信号，如果钢轨有伤损超声波探头就会收到伤损回波信号，从而检测出钢轨的伤损；而当超声波探头偏离钢轨截面的几何中心线时，底波信号强度就会减弱甚至消失，因而就很难甚至不能检测出钢轨伤损。
由于线路的不平顺及轮对的蛇形运动，钢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，如果将超声探头直接装在探伤车车体上，车体的这种横向运动使超声探头难以对准钢轨，而且车体的垂向运动也很大，超声探头也很难适应。
为解决检测探轮偏离钢轨中心的问题，现有技术提出了在探伤车上安装探伤走行小车，超声波检测探轮安装在该探伤走行小车上，走行小车的横向和垂向运动较探伤车车体的运动要小的多。如下图1所示，为现有技术提出的探伤走行小车机械涨轮结构示意图。为使超声探头对准钢轨103，低速探伤小车多采用可变轴距的机械涨轮结构。当给跟踪气缸101无杆端通以一定压力的压缩气体，气缸就把压力作用在涨轮对102上，从而使涨轮对102的轮缘始终紧贴钢轨103的轨头内侧，这样涨轮对中心位置始终对准钢轨中心，而探轮架上的探轮中心和涨轮对中心是处于同一纵向面内，因此保证了探轮中心面和钢轨中心面重合，从而实现探头对中。
但是，上述方案采用机械涨轮的方式对中，虽结构简单可靠，在探伤走行小车低速运行时能实现很好的对中要求，但是随着运行速度的提高，涨轮的横向运动速度随之提高，由于横向加速度是以速度的平方规律增大的，所以探头对中所需的横向对中作用力随着速度的提高会快速增大。当探伤车运行速度由40km/h提高到80km/h时，小车的横向运动速度是原来的2倍，而横向对中作用力则是原来的4倍，这种很大的横向力对于探伤小车的安全走行是非常不利的。
另外，在现有技术中，为实现高速运行条件下钢轨探伤，还提出了一种钢轨探伤装置。该装置安装在转向架下面，采用电磁传感器测量探轮与钢轨中心线的位置偏差，伺服机构控制探轮在钢轨上的横向位置。电磁式传感器可能的测量方式有电涡流传感器组和差动变压器两种方式，图2A所示电涡流传感器组对中示意图，如图2B所示差动变压器对中示意图。
采用图2A的电涡流传感器组的横向对中传感器用两个电涡流传感器的输出信号偏差来反映横向相对偏差，当传感器组对钢轨中心时，两个电涡流探头的输出电压一致，电压偏差为0，传感器组偏离钢轨中心两个电涡流探头的输出信号就会有偏差，传感器偏离钢轨中心越多，则偏差输出电压就越大，这样两个电涡流传感器就构成了一个对中传感器。
当采用图2B的差动变压器时，钢轨就成了做差动变压器的动铁芯，如在中间线圈上加上激励电压，当传感器对钢轨中心时，两个次边线圈的感应电压相同，当传感器偏离钢轨时两个次边线圈的感应电压就会有差异，将两个次边感应电压信号进行处理就可以得到一个反映相对偏差的输出信号。
采用电磁传感器测量位置偏差，伺服机构控制探轮位置实现对中的方式，由于在役钢轨线路铺设在野外，日晒雨淋，不可以避免地会产生锈蚀，电磁传感器由于具有强磁性，因此会把铁锈吸引上来并粘在传感器上，经过一段时间，电磁传感器上就会沾满铁锈，造成电磁传感器失效，从而导致对中系统失效。另外，电磁对中对的是轨面中心，而不是轨腰中心，受线路磨耗影响。
发明内容
由于线路的不平顺及轮对的蛇形运动，钢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，造成当将超声探轮直接装在探伤车转向架上时，车体的这种横向运动使超声探轮难以对准钢轨中心线，超声探轮也很难适应。并且，针对现有的探伤走行小车机械涨轮对中方式的受运行速度限制，且存在安全风险等问题。本发明提出了一种采用自动对中方式的钢轨探伤车，进行钢轨探伤时具备自动对中功能的，可以在钢轨探伤车的承载超声波检测系统的转向架构架下搭载探伤装置的对中系统，实现探伤车在80公里每小时运行速度下的安全可靠的快速钢轨探伤。
具体的，该采用自动对中方式的钢轨探伤车包括：探伤车1、探伤系统2、自动对中系统3；其中，探伤车1，在钢轨上行驶；探伤系统2，安装于探伤车1上，包括探轮21，用于进行钢轨内部的伤损检测；自动对中系统3，安装于探伤车1上，包括自动对中传感器31、自动对中控制柜32、自动对中驱动电机33；其中，自动对中传感器31，用于检测探轮21与钢轨中心线的偏差，将检测结果发送至自动对中控制柜32；自动对中控制柜32，用于根据检测结果，发送控制指令至自动对中驱动电机33；自动对中驱动电机33，用于调整探轮21的水平位置，修正探轮21与钢轨中心线的偏差。
进一步的，探伤车1包括：检测车11、动力车12；其中，动力车12，连接于检测车11，用于提供动力，驱动检测车11在钢轨上行驶；检测车11底部安装有检测车前向转向架13、检测车后向转向架14，检测车前向转向架13及检测车后向转向架14上安装有车轮，探伤系统2及自动对中系统3安装于检测车11上。
进一步的，探伤系统2包括：探轮21、钢轨探伤装置22、探伤控制柜23；其中，探轮21连接钢轨探伤装置22，安装于钢轨探伤装置22下部，钢轨探伤装置22连接探伤控制柜23，安装于检测车后向转向架14底部的两个车轮之间，探伤控制柜23设置于检测车11内部；钢轨探伤装置22用于进行钢轨内部的伤损检测，并将伤损检测结果发送至探伤控制柜23。
进一步的，探伤系统2还包括：钢轨探伤装置承载机构24、探轮承载机构25；其中，钢轨探伤装置承载机构24连接检测车11两侧的钢轨探伤装置22；探轮承载机构25安装在钢轨探伤装置承载机构24上，用于承载探轮21。
进一步的，自动对中传感器31、自动对中驱动电机33安装在钢轨探伤装置承载机构24上。
进一步的，自动对中传感器31采用激光器传感器。
进一步的，检测车11、动力车12的车轮采用锥形车轮。
进一步的，检测车11内设置有耦合水箱，用于保持钢轨探伤装置22的稳定性。
进一步的，该钢轨探伤车还包括：里程校准系统，用于自动为钢轨探伤装置22提供里程校准数据。
本发明提出的采用自动对中方式的钢轨探伤车，具备在钢轨探伤时实现自动对中功能，在探伤车检测车后向转向架上安装自动对中传感器，检测探轮与钢轨中心线的偏差，将检测结果反馈给自动对中控制柜，由自动对中控制柜自动发送指令给自动对中驱动电机，电机控制修正探轮与钢轨中心线的偏差。以克服采用大型钢轨探伤车下挂小车探伤速度低的缺点，实现了高速运行下的钢轨探伤，提高了工作效率；并且高速运行下钢轨探伤车可以和和既有货车一起编入运行图，不需要在天窗期进行钢轨探伤，避免了占用天窗期的时间，节省了大量的钢轨探伤时间，大大提高了铁路运行的经济效率。同时，本发明采用自动对中系统实现钢轨探伤自动对中，大大提高了钢轨伤损的检出率，减少了由于钢轨对中不良出现的伤损误报率，能及时准确地发现在役钢轨中存在的伤损，对中偏差控制在±6mm以内，效果良好，对保证铁路运行的安全起到了很大的作用。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为现有的探伤走行小车机械涨轮结构示意图。
图2A为现有的钢轨探伤装置采用的电涡流传感器组对中示意图。
图2B为现有的钢轨探伤装置采用的差动变压器对中示意图。
图3为本发明一实施例的采用自动对中方式的钢轨探伤车的结构示意图。
图4为本发明一具体实施例的采用自动对中方式的钢轨探伤车的侧视结构示意图。
图5为本发明一具体实施例的采用自动对中方式的钢轨探伤车的俯视结构示意图。
图6为本发明一具体实施例的检测车后向转向架局部结构放大示意图。
图7为本发明一具体实施例的安装于检测车底部的器件的俯视结构示意图。
具体实施方式
以下配合图示及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
图3为本发明一实施例的采用自动对中方式的钢轨探伤车的结构示意图。如图3所示，该钢轨探伤车包括：探伤车1、探伤系统2、自动对中系统3。其中，
探伤车1，在钢轨上行驶；
探伤系统2，安装于探伤车1上，用于进行钢轨内部的伤损检测；
自动对中系统3，安装于探伤车1上，用于修正探轮21与钢轨中心线的偏差。
进一步结合图4至图6来看，探伤车1包括：检测车11、动力车12。
动力车12，密接式车钩连接检测车11，用于提供动力，驱动检测车11在钢轨上行驶，底部安装有动力车转向架15，动力车转向架15上安装有车轮。动力车12内部还配备有第二司机操作台121、厨房122、发电机间123、维修间124、卫生间125等。
检测车11底部安装有检测车前向转向架13、检测车后向转向架14，检测车前向转向架13及检测车后向转向架14上安装有车轮。检测车11主要提供检测设备的安装空间及检测人员操作场所，配备耦合水箱111、卧铺间112、钢轨探伤操作台113、会议室114、第一司机操作台115、里程校准系统116、探伤控制柜23、自动对中控制柜32。
第一司机操作台115、第二司机操作台121为探伤车司机提供行车操作场所。由于探伤车长期外出作业需求，厨房122、卫生间125及卧铺间112为车上工作人员提供外出作业时期的生活基本功能。维修间124提供探轮等配件存储及维修场所。耦合水箱111提供钢轨探伤装置22作业时的超声波检测所需耦合剂。探伤控制柜23、自动对中控制柜32、里程校准系统116及钢轨探伤操作台113为探伤车作业时主要操作场所。钢轨探伤操作台113用于操作钢轨探伤车进行钢轨探伤。会议室114为工作人员提供作业以外时开会及休息之用，会议室布局于钢轨探伤操作台113及第一司机操作台115之间，使得探伤车为司机及操作员作业时提供了更大的操作空间，提高了工作人员的工作环境舒适性。里程校准系统116自动为钢轨探伤装置提供里程校准数据，省去了原始的人工输入里程校准，提高了钢轨探伤车的自动化能力。
检测车11、动力车12的车轮采用锥形车轮，便于轮对在钢轨上对中，减少蛇形运动；且锥形轮对便于列车通过弯道。
检测车11、动力车12的体积小、重量轻、两车钩连挂后各方向的相对移动量很小，可实现真正的“密接”；同时，采用密接式车钩连接对提高制动软管、电气接头自动对接的可靠性极为有利。
具体的，结合图4至图7来看，探伤系统2安装于检测车11上，其包括探轮21、钢轨探伤装置22、探伤控制柜23、钢轨探伤装置承载机构24、探轮承载机构25。其中，
探轮21连接钢轨探伤装置22，安装于钢轨探伤装置22下部，钢轨探伤装置22连接探伤控制柜23，安装于检测车后向转向架14底部的两个车轮之间，使得钢轨探伤装置22离钢轨探伤操作台113及耦合水箱的距离更近，有利于钢轨探伤装置22的稳定性，探伤控制柜23设置于检测车11内部。
钢轨探伤装置22用于进行钢轨内部的伤损检测，并将伤损检测结果发送至探伤控制柜23。
钢轨探伤装置承载机构24连接检测车11两侧的钢轨探伤装置22。
探轮承载机构25安装在钢轨探伤装置承载机构24上，用于承载探轮21，探轮21及车轮与钢轨4(图7虚线所示)接触。
具体的，结合图5、图7来看，自动对中系统3，安装于检测车11上，包括自动对中传感器31、自动对中控制柜32、自动对中驱动电机33。其中，
自动对中传感器31，安装在钢轨探伤装置承载机构24上，采用激光器传感器，对中对的是轨腰中心，不受线路磨耗等影响，用于检测探轮21与钢轨中心线的偏差，将检测结果发送至自动对中控制柜32；对应一根钢轨，自动对中传感器31可以设置一个或两个。
自动对中控制柜32，安装在检测车11内，用于根据检测结果，发送控制指令至自动对中驱动电机33。
自动对中驱动电机33，安装在钢轨探伤装置承载机构24上，用于调整探轮21的水平位置，修正探轮21与钢轨中心线的偏差。
具体的，当自动对中传感器31检测到探轮21与钢轨中心线存在偏差时，自动对中控制柜32发送控制指令给自动对中驱动电机33，自动对中驱动电机33控制探轮承载机构25的水平位置使得探轮21与钢轨中心线对齐。
本发明提出的采用自动对中方式的钢轨探伤车，具备在钢轨探伤时实现自动对中功能，在探伤车检测车后向转向架上安装自动对中传感器，检测探轮与钢轨中心线的偏差，将检测结果反馈给自动对中控制柜，由自动对中控制柜自动发送指令给自动对中驱动电机，电机控制修正探轮与钢轨中心线的偏差。以克服采用大型钢轨探伤车下挂小车探伤速度低的缺点，实现了高速运行下的钢轨探伤，提高了工作效率；并且高速运行下钢轨探伤车可以和和既有货车一起编入运行图，不需要在天窗期进行钢轨探伤，避免了占用天窗期的时间，节省了大量的钢轨探伤时间，大大提高了铁路运行的经济效率。同时，本发明采用自动对中系统实现钢轨探伤自动对中，大大提高了钢轨伤损的检出率，减少了由于钢轨对中不良出现的伤损误报率，能及时准确地发现在役钢轨中存在的伤损，对中偏差控制在±6mm以内，效果良好，对保证铁路运行的安全起到了很大的作用。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种采用自动对中方式的钢轨探伤车，其特征在于，该钢轨探伤车包括：探伤车(1)、探伤系统(2)、自动对中系统(3)；其中，
探伤车(1)，在钢轨上行驶；
探伤系统(2)，安装于探伤车(1)上，包括探轮(21)，用于进行钢轨内部的伤损检测；
自动对中系统(3)，安装于探伤车(1)上，包括自动对中传感器(31)、自动对中控制柜(32)、自动对中驱动电机(33)；其中，
自动对中传感器(31)，用于检测探轮(21)与钢轨中心线的偏差，将检测结果发送至自动对中控制柜(32)，所述自动对中传感器(31)采用激光器传感器，对中于轨腰中心；
自动对中控制柜(32)，用于根据检测结果，发送控制指令至自动对中驱动电机(33)；
自动对中驱动电机(33)，用于调整探轮(21)的水平位置，修正探轮(21)与钢轨中心线的偏差；
探伤车(1)包括：检测车(11)、动力车(12)；其中，
动力车(12)，连接于检测车(11)，用于提供动力，驱动检测车(11)在钢轨上行驶；
检测车(11)底部安装有检测车前向转向架(13)、检测车后向转向架(14)，检测车前向转向架(13)及检测车后向转向架(14)上安装有车轮，探伤系统(2)及自动对中系统(3)安装于检测车(11)上；
探伤系统(2)包括：探轮(21)、钢轨探伤装置(22)、探伤控制柜(23)；其中，探轮(21)连接钢轨探伤装置(22)，安装于钢轨探伤装置(22)下部，钢轨探伤装置(22)连接探伤控制柜(23)，安装于检测车后向转向架(14)底部的两个车轮之间，探伤控制柜(23)设置于检测车(11)内部；
钢轨探伤装置(22)用于进行钢轨内部的伤损检测，并将伤损检测结果发送至探伤控制柜(23)。
2.根据权利要求1所述的采用自动对中方式的钢轨探伤车，其特征在于，探伤系统(2)还包括：钢轨探伤装置承载机构(24)、探轮承载机构(25)；其中，
钢轨探伤装置承载机构(24)连接检测车(11)两侧的钢轨探伤装置(22)；
探轮承载机构(25)安装在钢轨探伤装置承载机构(24)上，用于承载探轮(21)。
3.根据权利要求2所述的采用自动对中方式的钢轨探伤车，其特征在于，自动对中传感器(31)、自动对中驱动电机(33)安装在钢轨探伤装置承载机构(24)上。
4.根据权利要求1所述的采用自动对中方式的钢轨探伤车，其特征在于，检测车(11)、动力车(12)的车轮采用锥形车轮。
5.根据权利要求1所述的采用自动对中方式的钢轨探伤车，其特征在于，检测车(11)内设置有耦合水箱，用于保持钢轨探伤装置(22)的稳定性。
6.根据权利要求1所述的采用自动对中方式的钢轨探伤车，其特征在于，该钢轨探伤车还包括：里程校准系统，用于自动为钢轨探伤装置(22)提供里程校准数据。
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