一种用于自走行双轨式钢轨探伤仪的探轮自对中系统技术方案

一种用于自走行双轨式钢轨探伤仪的探轮自对中系统，包括设置在探伤仪上的数据采集及伺服控制单元，设置在所述探伤仪两侧探轮上的轮探头相对位置检测单元，以及设置在所述探伤仪两侧探轮上的轮探头位置伺服调节单元。当导向轮发生偏移时，轮探头系统与钢轨轨头外侧面的位移就会发生变化，变化值被轮探头相对位置检测单元采集并上传到数据采集及伺服单元中。数据采集及伺服单元根据变化值来判定轮探头是否需要调节并给轮探头位置伺服调节单元下发命令执行调节操作。轮探头位置伺服调节单元执行动作，调节轮探头与钢轨踏面的相对水平位置从而实现二次对中，同时向数据采集及伺服单元反馈当前的轮探头位置数据。在任何时候，数据采集及伺服单元都向探伤仪计算机系统实时上传当前轮探头的对中偏差信息，为探伤仪的异常回波提供数据分析依据。

A Wheel Self-alignment System for Self-propelled Double-track Rail Flaw Detector

A wheel self-aligning system for a self-propelled double-track rail flaw detector consists of a data acquisition and servo control unit on the flaw detector, a wheel probe relative position detection unit on the wheel on both sides of the flaw detector, and a wheel probe position servo adjustment unit on the wheel on both sides of the flaw detector. When the guide wheel is offset, the displacement of the wheel probe system and the outer side of the rail head will change. The change value is collected by the relative position detection unit of the wheel probe and uploaded to the data acquisition and servo unit. The data acquisition and servo unit determines whether the wheel probe needs to be adjusted according to the change value, and sends commands to the wheel probe position servo adjustment unit to perform the adjustment operation. The position servo control unit of wheel probe performs the action to adjust the relative horizontal position between wheel probe and rail tread so as to achieve secondary alignment. At the same time, the current position data of wheel probe are fed back to the data acquisition and servo unit. At any time, the data acquisition and servo unit uploads the information of the current wheel probe's center deviation to the flaw detector computer system in real time, which provides data analysis basis for the abnormal echo of the flaw detector.

【技术实现步骤摘要】
一种用于自走行双轨式钢轨探伤仪的探轮自对中系统
本技术涉及轨道交通工务设备，尤其是双轨式钢轨探伤仪。
技术介绍
自走行双轨式钢轨探伤仪，应用于不同轨型以及不同环境的钢轨线路上，对双侧钢轨进行探伤检测。超声波探轮集成了多只超声波换能器，是上述探伤仪的核心部件。为了保证探伤效果，超声波探轮必须在水平和竖直方向都处在钢轨踏面的正中间位置，且探轮与钢轨踏面正中心垂直，即探轮必须对中。为了保证在在一定速度行进过程中的探轮对中，通常探轮架都设计有导向轮，依靠导向轮轮缘部位紧贴钢轨内侧轨头侧边来保证探轮与钢轨的绝对对中。在理想情况下，钢轨没有磨损，是完全的对称结构，这样处理没有任何问题。但是，因为在役钢轨线路的复杂性，尤其是繁忙货运线路，钢轨内侧长期受火车轮轮缘挤压，通常磨损厉害，出现压亏等“肥边”现象，典型表现为钢轨轨头内侧往外突出。此时，钢轨轨头的外侧与内侧不再对称。所以，继续通过钢轨内侧来对探伤仪探轮进行对中导向，就会出现对中偏移，从而影响探伤准确性。本专利技术创造即是基于此应用背景提出。为保证探轮在任何钢轨线路条件下都能准确对中，需要设计一套对中系统，能根据不同的钢轨线路进行自动调节，从而保证探伤效果。
技术实现思路
本专利技术提供一种应用于自走行双轨式钢轨探伤仪的探轮自对中系统。该系统通过对探轮与钢轨的相对位置监测，来判定探轮是否处在钢轨踏面的中心部位，并对探轮位置伺服系统发出指令，调节探轮水平位置，来保证探轮的对中。为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种应用于自走行双轨式钢轨探伤仪的探轮自对中系统，其特征在于：包括：自走行双轨式钢轨探伤仪，设置在所述探伤仪上的数据采集及伺服控制单元，设置在所述探伤仪两侧探轮系统上的轮探头相对位置检测单元，以及设置在所述探伤仪两侧轮探头上的轮探头位置伺服调节单元；进一步特征是，所述轮探头相对位置检测单元可以是位移传感器，安装在探轮支架上，监测轮探头与钢轨的相对水平位移；进一步特征是，所述相对水平位移是轮探头与钢轨轨头外侧面的水平方向的相对位移数据；进一步特征是，所述数据采集及伺服控制单元通过模拟量采集或通信的方式，实时获得来自于所述轮探头相对位置检测单元的测量数据；进一步特征是，所述数据采集及伺服控制单元根据所述相对水平位移数据进行判断，决定是否需要调节轮探头的水平位置，以及进行怎样的调节；进一步特征是，所述数据采集及伺服控制单元可以通过脉冲或通信的方式对轮探头位置伺服调节单元进行控制；进一步特征是，所述轮探头位置伺服调节单元采用的是步进电机或伺服电机及其连接机构；进一步特征是，所述数据采集及伺服控制单元可以通过通信将当前探轮的相对位置信息上传给所述探伤仪的中控电脑进行显示，为所述探伤仪的探伤波形异常分析提供参考。附图说明下面结合附图对本技术的结构作详细说明：附图1所示为理想钢轨和磨损钢轨模型；附图2所示为本技术的逻辑原理图；附图3所示为本技术一个实施例提供的探轮系统的左视图；附图4所示为本技术一个实施例提供的探轮系统的前视图；附图中，各代表标号说明如下：附图1中标示1为所述探伤仪探轮沿着钢轨导向的理想跟随点，标示2为钢轨轨头内侧被压亏出现肥边后的实际跟随点；附图2中标示101为所述探伤仪的中控计算机，通常为工控机，102为所述数据采集及伺服控制单元，103为所述轮探头相对位置检测单元，104为所述轮探头位置伺服调节单元；附图3中标示201为探轮系统的导向轮，202为探轮系统的轮探头，203为轮探头水平位置调节伺服电机，204为探轮系统的支架，205为钢轨，206为位移传感器；附图4中标示301为轮探头水平位置调节伺服电机，302为位移传感器，303为钢轨，304为探轮系统的导向轮。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。本技术实例提供一种用于自走行双轨式钢轨探伤仪的探轮自对中系统，主要包括自走行双轨式钢轨探伤仪，设置在所述探伤仪上的数据采集及伺服控制单元，设置在所述探伤仪两侧探轮系统上的轮探头相对位置检测单元，以及设置在所述探伤仪两侧探轮系统上的轮探头位置伺服调节单元。当探伤仪运行在磨损比较厉害的钢轨线路上，如附图1右侧示意图所示，钢轨轨头内侧因为压亏而出现肥边，肥边向外突出。而传统的探伤仪是利用探轮系统的导向轮紧贴钢轨轨头内侧来进行导向的。出现的突出肥边会将导向轮往钢轨内侧挤压，从而导致整个探轮系统向钢轨内侧偏移，偏离钢轨正中心。附图1中标示1为理论导向点（线），出现的突出肥边将导向点（线）挤到了标示2所示位置。此时，所述数据采集及伺服控制单元通过所述轮探头相对位置检测单元检测到探轮与钢轨轨头外侧面的相对水平位移发生变化，并作出判断。如果所述变化超过一定的数值，则给所述轮探头位置伺服调节单元发送命令。所述轮探头位置伺服调节单元接收命令后执行动作，推动探轮系统的轮探头按相应方向偏移。从而实现探轮系统的重新对中。所述数据采集及伺服控制单元在执行探轮对中调节的同时，将探轮相对钢轨的偏移数据以网络通信方式上传给探伤仪电脑系统，给探伤仪的探伤数据异常分析提供数据支撑。以某款探伤仪为例，来说明本技术的工作原理。该探伤仪为双轨式钢轨超声波探伤仪，除了包含动力系统，电脑系统，超声系统，耦合系统以外，还安装有数据采集及伺服控制单元，轮探头相对位置检测单元，以及轮探头位置伺服调节单元。上述数据采集及伺服控制单元采用的是一款工控模块，可以接受模拟信号和数字信号输入，同时具备数字脉冲信号输出以及Modbus数据通信功能。上述轮探头相对位置检测单元采用的是一款激光位移传感器，安装在支架上，支架安装在探轮系统轮探头的固定轴上，如附图3的206和图4的302所示，激光头指向钢轨轨头的外侧面，实时测量探轮系统的轮探头与钢轨轨头外侧的相对水平距离。上述轮探头位置伺服调节单元采用的是一款蜗轮蜗杆直流伺服电机，安装在探轮系统的轮探头与探轮系统框架的连接轴上，如附图3的203和附图4的301所示。当电机旋转时，驱动连杆机构带动轮探头水平移动。轮探头移动时探轮系统整体并不移动。当探伤仪行驶在钢轨线路上，理想钢轨条件下，激光位移传感器测得的位移距离为d1，此时探轮完全对中，探头探伤检测正常发挥作用。当探伤仪行驶到磨损比较厉害、出现突出肥边的线路时，激光位移传感器测得的位移距离为d2。工控模块比较计算d1与d2的差值。当该差值达到一定的范围（通常经验值为3mm），此时工控模块给轮探头上的直流伺服电机发出命令，由电机驱动轮探头在钢轨踏面上水平移动（附图3中探轮架204及导向轮201等均不动，只是轮探头202移动）。在轮探头移动的同时电机将连杆移动的位移信息反馈回工控模块，工控模块同时将该位移信息以及激光位移传感器测得的位移信息综合比较分析，确认轮探头移动是否有效，直到完成轮探头的二次对中。在整个调节过程中，工控模块将轮探头的对中数据实时上传给探伤仪的电脑系统。当探伤仪从对中调整完成的磨损厉害钢轨线路回到正常线路时，自对中系统同样执行上述对中调节，只不过伺服电机的调节方向相反。当探伤仪作钢轨缺陷分析时，该对中数据可作为异常回波的参考依据。至此，应用于自走行双轨式钢轨探伤仪的探轮自对中系统描述完成。以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自走行双轨式钢轨探伤仪的探轮自对中系统，其特征在于，包括：自走行双轨式钢轨探伤仪；数据采集及伺服控制单元，安装在所述探伤仪上，执行数据采集及处理以及电机控制和数据通信功能；轮探头相对位置检测单元，安装在所述探伤仪上，执行探伤仪的轮探头与钢轨轨头外侧面的相对位移检测功能；轮探头位置伺服调节单元，安装在所述探伤仪上，执行轮探头与钢轨踏面的相对水平位置调节功能。

【技术特征摘要】
1.一种用于自走行双轨式钢轨探伤仪的探轮自对中系统，其特征在于，包括：自走行双轨式钢轨探伤仪；数据采集及伺服控制单元，安装在所述探伤仪上，执行数据采集及处理以及电机控制和数据通信功能；轮探头相对位置检测单元，安装在所述探伤仪上，执行探伤仪的轮探头与钢轨轨头外侧面的相对位移检测功能；轮探头位置伺服调节单元，安装在所述探伤仪上，执行轮探头与钢轨踏面的相对水平位置调节功能。2.根据权利要求1所述的探轮自对中系统，其特征在于，所述轮探头相对位置检测单元是一种位移传感器，安装在轮探头支架上，监测探轮与钢轨的相对水平位移。3.根据权利要求2所述的探轮自对中系统，其特征在于，所述相对水平位移是指轮探头与钢轨轨头外侧面的水平方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：张友良，饶昌勇，高光辉，
申请(专利权)人：北京地平线轨道技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11