本发明专利技术提供一种超声波轨道检测系统(30)，其包括：至少一个超声波换能器(33)，其安装在用于附接至轨道检测车辆(100)的框架(20)的轭架(21)上。超声波换能器(33)传输超声波脉冲(41)并且接收反射的超声波脉冲(42)。控制装置(51)控制超声波换能器(33)。时钟装置(52)将时钟信号提供至控制装置(51)。控制装置(51)控制超声波换能器(33)以在固定的脉冲重复周期(P)处传输超声波脉冲(41)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及在轨道中检测裂纹尤其是裂缝的技术。
技术介绍
为了安全性原因，针对裂纹或缺陷的存在，定期检查轨道是重要的。裂纹或缺陷可以是已经存在的小裂缝，或者是裂缝可扩大的位置。裂缝具有发展的趋势，并且损坏的轨道可能具有灾难性的后果，所以尽可能早地检查潜在的裂缝位置是重要的。许多裂缝是从外部不可见的，如果从外部可见，则轨道可能彻底地损坏，并且这是待被避免的情形。因此，需要能够检测轨道中裂纹的技术。这样的技术是超声波检测。简单地说，超声波脉冲被联接至轨道中并且捕获这些脉冲的反射。来自材料表面的脉冲反射，诸如，轨道表面外侧以及裂纹的内侧。因此，裂纹情况中的反射图案不同于未破坏轨道中的反射图案。然而，尽管测量可以从技术的视角固定的执行，因为针对轨道交通，轨道应保持开放，所以从实际的视角这是不被期望的。因此，已经发展移动系统，其包括携带移动超声波换能器的轨道车辆。然而这样的移动系统需考虑超声波换能器和超声波接收器相对于被检测的轨道移动的复杂性。该复杂性的一方面是获得轨道和换能器之间良好的信号联接更复杂。该复杂性的另一方面是脉冲检测其本身需要检测时间，基本是通过脉冲从超声波换能器至反射面并返回到超声波接收器的行进时间所引起的。这种设置限制了测量的最小重复频率。另一方面，测量的重复频率，或更好：在连续的测量之间的时间周期，确定检查的轨道位置之间的空间距离，其表示为“检测节距”。利用检测节距(即节距应为某个值或更短)的某个最大要求，检测车辆结果的某个最大操作速度(即操作速度不能高于某个值)。事实是，轨道倾向于越来越频繁地使用，其具有行进更快和/或相互距离更近的定期列车，所期望的是，检测车辆的最大操作速度尽可能高。如果检测车辆太慢，它们将会打破定期服务，或者仅能在交通减少的夜间进行检测。移动超声波轨道检测系统可以被区分为两个基本不同的类型。两种类型需要在超声波换能器和轨道之间液态的联接物质。第一类型检测系统被表示为接触型系统：在这些系统中，换能器被放置在与轨道小距离处，两者之间具有耦合剂的薄膜。这种类型的系统缺点是对耦合剂较大的消耗。这个缺点在第二类型检测系统中被避免，其被表示为轮式系统：在这些系统中，换能器被放置在充满耦合剂并运行于轨道上的轮型容器内，该轮型容器具有柔性的壁，其能够符合轨道头部的形状。在实际的情形中，利用大约3mm的检测节距，针对接触型系统，检测车辆的最大操作速度是大约72km/h，并且针对轮式系统，检测车辆的最大操作速度是大约37km/h。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改善现有技术使得检测车辆的最大操作速度可被大幅提高，或者检测节距可被减小，或者两者。本专利技术提及的原理在轮式检测系统的各种类型中是可应用的，并且当与不带有本专利技术这种系统的性能比较时将导致在各个系统中的改善，其他条件不变，但是改善程度可依据实际系统。附图说明参照附图，本专利技术的这些和其他方面、特征和优点通过以下描述一个或多个优选实施例的被进一步说明，其中相同的参考标号指示相同或相似的部件，并且其中：图1A是超声波轨道检测系统的示意性截面图；图1B是示意性示出在超声波轨道检测系统中的数个换能器的配置；图2是示出作为时间的函数的超声波信号的简图；图3是示出作为时间的函数的超声波信号的简图；图4是超声波轨道检测系统的示意性框架图；图5是超声波轨道检测系统的示意性截面图；图6是与图2可比较的简图；图7是与图3可比较的简图。具体实施方式图1A示意性示出轨道1的截面图，其具有中央轨体或腹板2、轨道底部3和轨道头部4。轨道检测车辆100包括安装至框架20的轭架21。车辆100包括超声轨道检测系统30，其包括至少一个超声波换能器33，其安装在装满有通常为水或乙二醇或其混合物的耦合剂32的旋转容器31内。容器31被按压至轨道头部4上。容器31的壁至少在某个程度是柔性的，使得容器壁贴合轨道头部4的顶面。容器壁的接触区域以34表示。随着车辆100行进在轨道1上方，容器31在轨道上方滚动并且因此也可以“车轮”表示。对于这样的轮式系统的示例的更多详细的描述，以示例的方式参考US-5419196。应注意，附图仅示出一个换能器33，但是在实践中系统30可包括在不同角度下用于轨道1的多个换能器。图1B是轨道1上的车轮31的示意性侧视图，其示出位于车轮31内的多个换能器33。可以看出不同角度下的换能器将它们的超声束41指向相同的接触区域34。这些角度被标准化；如本领域技术人员公知的，通常的角度是0°、40°、70°。并且换能器可朝向前面或朝向后面。基本操作如下。在某个时刻，换能器33通过接触区域34将超声波脉冲41发送到轨道头部4中。超声波脉冲41从轨道1内的反射面反射。由换能器33接收反射的脉冲42。如附图中所示出的，反射面可以是轨道底部3的底，但是也可以是裂纹，诸如例如裂缝。图2是示出作为时间的函数的超声波信号的简图。水平轴以任意单位表示时间，垂直轴以任意单位表示信号强度。在时间t0处，换能器33将超声波脉冲41发送至轨道头部4。在时间t0R处，由换能器33接收反射的脉冲42。换能器33和接触区域34之间的距离可以是接近约135mm。在媒介32中的声速是接近约1700m/s。因此，在媒介32中脉冲41和42的行进时间是接近约160μs。此行进时间将以内部延迟Δi表示。在轨道1中，对于纵向模式声速是接近约5900m/s并且对于横向模式是接近约3200m/s。在轨道中的行进距离(往返)取决于超声波束的角度和存在的缺陷。理论上，行进距离可以是零。没有缺陷时，例如对于40°的换能器，对于横向模式的行进距离可以是接近约450mm，在这种情况中，在轨道中脉冲41和42的行进时间是接近约140μs。该行进时间将以外部行进时间Δe表示。因此，从t0至t0R的总时间推移Δt＝Δi+Δe可在从160至300μs的反射范围43内变化。该反射范围43的宽度对应于最大期望的外部行进时间ΔeMAX。对于本领域技术人员应当清楚的是通过示例的方式得到以上计算结果，并且所得到的具体系统的精确值可根据精确系统设计偏离。当执行轨道检测时，可存在定义缺陷分辨率的要求或规定。通常所需的最大节距是3mm，其基本表示应以车辆行进进程的每3mm传输超声波脉冲。在现有技术中，车辆设置有精确测量车辆的行进距离的传感器，并且在预定距离之后将触发脉冲发送至超声波换能器，例如，进程的每1、2或3mm发送触发脉冲。然而，随后的在时间t1处的超声波传输脉冲44不应干涉反射脉冲，其可被预期与之前的超声波传输脉冲间隔300μs。这表示触发脉冲可不小于300μs的间隔。在3mm检测节距的示例中，转换为最大车速即为37km/h。图3是与图2可比较的简图，其示出用于本专利技术提及的系统的作为时间的函数的超声波信号。本专利技术建议在反射范围43开始之前的时间t1处传输随后的超声波传输脉冲44，而不是在反射范围43终止之后传输随后的超声波传输脉冲44。进一步地，以恒定重复频率，或换句话说以恒定重复周期t1-t0＝P开启超声波换能器，而不是通过从行进距离测量所推断的触发脉冲来触发超声波换能器。图3也在时间t2＝t0+2P处示出下一个随后的超声波传输脉冲45。附图示出本专利技术的关键在于与第N传输脉冲相关的反射范围总是位于第(N+本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超声波轨道检测系统(30)，其包括：至少一个超声波换能器(33)，其安装在用于附接至轨道检测车辆(100)的框架(20)的轭架(21)上，其中所述轨道检测系统是轮式系统，其中所述换能器(33)被布置在充满耦合剂(32)并且运行于被检测的轨道(1)上的轮型容器(31)中；其中所述超声波换能器(33)被设计为传输超声波脉冲(41)并且接收反射的超声波脉冲(42)；控制装置(51)，其用于控制所述超声波换能器(33)；时钟装置(52)，其用于将时钟信号提供至所述控制装置(51)；其中所述控制装置(51)适于控制所述超声波换能器(33)以在固定的脉冲重复周期(P)处传输所述超声波脉冲(41)，所述固定的脉冲重复周期(P)服从下式：Ρ≤Δi (1)2P≥Δi+ΔeMAX (2)其中Δi表示所述超声波脉冲(41、42)从所述换能器(33)到被检测的轨道(1)并且返回的行进时间，以及其中ΔeMAX表示超声波脉冲(41、42)在所述轨道内的最大期望行进时间。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.17 CH 1040728;2014.10.10 CH 10409911.一种超声波轨道检测系统(30)，其包括：至少一个超声波换能器(33)，其安装在用于附接至轨道检测车辆(100)的框架(20)的轭架(21)上，其中所述轨道检测系统是轮式系统，其中所述换能器(33)被布置在充满耦合剂(32)并且运行于被检测的轨道(1)上的轮型容器(31)中；其中所述超声波换能器(33)被设计为传输超声波脉冲(41)并且接收反射的超声波脉冲(42)；控制装置(51)，其用于控制所述超声波换能器(33)；时钟装置(52)，其用于将时钟信号提供至所述控制装置(51)；其中所述控制装置(51)适于控制所述超声波换能器(33)以在固定的脉冲重复周期(P)处传输所述超声波脉冲(41)，所述固定的脉冲重复周期(P)服从下式：Ρ≤Δi(1)2P≥Δi+ΔeMAX(2)其中Δi表示所述超声波脉冲(41、42)从所述换能器(33)到被检测的轨道(1)并且返回的行进时间，以及其中ΔeMAX表示超声波脉冲(41、42)在所述轨道内的最大期望行进时间。2.根据权利要求1所述的超声波轨道检测系统，其中所述脉冲重复周期(P)服从式P＝(3Δi+ΔeMAX)/4。3.一种超声波轨道检测系统(30)，包括：至少一个超声波0°-换能器(133)，其安装在用于附接至轨道检测车辆(100)的框架(20)的轭架(21)上，其中所述轨道检测系统是轮式系统，其中所述换能器(33)被布置在充满耦合剂(32)并且运行于被检测的轨道(1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·贝斯特布罗伊特耶，
申请(专利权)人：索尼迈克斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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