【技术实现步骤摘要】
基于激光超声的高铁接触线的裂纹检测系统及检测方法
本专利技术涉及激光超声波探伤领域，具体涉及一种给予高铁授电的接触线表面的疲劳裂纹或其他可能裂纹的检测系统及检测方法。
技术介绍
铁路安全一直是铁路运输中最受关注的问题，尤其如今更加高速的动车与高铁的安全问题更加引人注目。给高铁供电的接触网系统中的接触线是一个很敏感的系统，其承受着高电压、大电流、高速摩擦、大悬挂张力等综合作用。在长期运行中，在接触线的接触表面易产生疲劳裂纹或其他可能细小裂纹，裂纹会因为张力逐渐向内延伸，严重时会导致接触线的崩断，危害行车安全，所以加强对可能产生细微裂纹的接触线的无损探伤至关重要。目前，已有针对铁路接触线磨损检测，其一般主要方法是通过列车顶部架设高频摄像头对接触线拍照，然后通过算法空间模拟出接触线的完整结构，最终比较出它的接触下表面已磨损掉的部分，判断损耗情况。而针对接触线的裂纹检测方面，由于接触线按“之”字型悬挂列车上方空间，探伤检测时跟随困难，且传统接触式超声探伤方法无法满足现实要求，所以现如今并未有较好的解决方法。高铁开通运...
【技术保护点】
1.一种基于激光超声的高铁接触线的裂纹检测系统，其特征在于：具有接触线跟随装置(200)和激光超声检测装置；所述接触线跟随装置(200)包括升降弓(210)、传动机构(220)和半剖面腔体(230)；所述升降弓(210)安装置于检测列车(101)车顶，升降弓(210)的两侧通过对应的两组相同的传动机构(220)与半剖面腔体(230)连接；所述激光超声检测装置安装于半剖面腔体(230)内，激光超声检测装置包含控制处理单元(310)、激光超声激发装置和超声接收装置(330)；所述控制处理单元(310)位于检测车的车厢内；所述激光超声激发装置和超声接收装置(330)安装于激光超声...
【技术特征摘要】
1.一种基于激光超声的高铁接触线的裂纹检测系统，其特征在于：具有接触线跟随装置(200)和激光超声检测装置；所述接触线跟随装置(200)包括升降弓(210)、传动机构(220)和半剖面腔体(230)；所述升降弓(210)安装置于检测列车(101)车顶，升降弓(210)的两侧通过对应的两组相同的传动机构(220)与半剖面腔体(230)连接；所述激光超声检测装置安装于半剖面腔体(230)内，激光超声检测装置包含控制处理单元(310)、激光超声激发装置和超声接收装置(330)；所述控制处理单元(310)位于检测车的车厢内；所述激光超声激发装置和超声接收装置(330)安装于激光超声检测调节机构(250)上。
2.根据权利要求1所述的基于激光超声的高铁接触线的裂纹检测系统，其特征在于：所述升降弓(210)包括悬梁长边(211)、悬梁宽边(212)、上臂(213)、上导杆(214)、下臂(215)、下导杆(216)、气动控制箱(217)、升弓装置(218)以及通过紧固件固定于检测列车(101)车顶的底架(219)；所述悬梁长边(211)和悬梁宽边(212)组成悬梁弓头；所述下臂(215)一端通过转轴连接底架(219)，另一端与上臂(213)铰接相连，下臂(215)上设有钢索导轨，并通过钢索导轨与升弓装置(218)相连，下臂(215)中设有空气管路，上端端部位置通过软管连接至上臂(213)中的空气管路；所述升弓装置(218)固定在底架(219)并带动下臂(215)绕轴转动，升弓装置(218)包括升弓气源泵、气囊式气缸和导盘；所述升弓气源泵的充气口与气囊式气缸的进气口相连；所述导盘与气囊式气缸的推杆相连，导盘和钢索导轨之间设有拉紧的用于带动下臂(215)绕轴向上运动进行升弓工作的钢索；所述下导杆(216)两端分别接在上臂(213)一端与底架(219)上；所述上导杆(214)一端接下臂(215)，另一端连接悬梁宽边(212)；所述悬梁长边(211)上与接触线(201)摩擦接触位置附有炭滑条；所述炭滑条中有接入上臂(213)一端的空气管路的气腔，整体气路内充有压缩空气；所述气动控制箱(217)安装于底架(219)上，气动控制箱(217)的进气端通过三通接头的一个出气口连接至升弓气源泵，出气端连接空气管路和炭滑条中的气腔，所述三通接头的另一个出气口接气囊式气缸；所述气囊式气缸与置于气动控制箱(217)内的快速排气阀相连接；
所述传动机构(220)包括四副双杆传动结构，且两两分置于一侧，所述双杆传动结构的两端分别连接悬梁宽边(212)与半剖面腔体(230)的外壁；每副双杆传动结构的内弯侧的中心处放置一拉杆弹簧(221)；
所述半剖面腔体(230)的内侧壁前后各固定有一对倾斜设置且指向接触线(201)中心轴线的支撑杆(240)，半剖面腔体(230)底部中心处有一个矩形凹槽，其内镶嵌有激光超声检测调节机构(250)；所述支撑杆(240)的前端具有凹面圆桶滚轮(241)，支撑杆(240)的内部后端与半剖面腔体(230)之间置有缓振弹簧(242)；所述凹面圆桶滚轮(241)的凹面曲线贴合接触线(201)的外轮廓，并与接触线(201)滚动接触，凹面圆桶滚轮(241)的轮高度与悬梁长边(211)维持在同一水平高度。
3.根据权利要求2所述的基于激光超声的高铁接触线的裂纹检测系统，其特征在于：所述激光超声检测调节机构(250)包括5个位置可调的滑动底座(251)；所述滑动底座(251)下半部分为圆柱型，并从矩形凹槽底部的槽孔穿过，其外侧有用于与螺母(252)配合固定的螺纹，中心有贯穿整个滑动底座且用于导线或光纤从底部穿过的圆孔，滑动底座(251)上半部分为“凸”字形，其台阶位置与半剖面腔体(230)的矩形凹槽的槽口齐平；所述半剖面腔体(230)底部中心的矩形凹槽的槽口两侧分别固定有对应的刻有标度的尺度条(253)，两尺度条(253)的近半剖面腔体(230)中轴线端卡住滑动底座(251)；所述滑动底座(251)顶部平面具有标识箭头。
4.根据权利要求1所述的基于激光超声的高铁接触线的裂纹检测系统，其特征在于：所述控制处理单元(310)包括用于控制光纤激光器(321)的开启与关闭，以及光纤激光器(321)的脉冲激光发射的各项参数的激光器控制模块；
用于对三个电磁声能检测器的传送回的数据信号进行处理，判断是否出现超过报警阈值的缺陷以及判断是否危险的级别，并结合位置记录模块将缺陷予以定位的数据分析模块；
所述数据分析模块包括用于接受和存储全部的电磁声能检测器的数据信号的存储单元以及通过每个电磁声能检测器传回的数据信号进行高速运算处理，并根据运算结果确定是否触发位置记录模块留下当前地理位置标记，以及根据裂纹幅度判定危险的级别，根据预设将高危险的裂纹幅度给出优先维修提示的运算单元的处理器；
用于显示实时的接受波形信号与地图界面的显示模块；
用于实时定位检测车(101)当前位置的位置记录模块；
以及用于系统安全与数据保护的安全保障模块；
所述激光超声激发装置包括有光纤激光器(321)、光纤准直器(322)与线型聚焦单元(323)；所述光纤激光器(321)位置在检测车的车顶部，靠近升降弓(210)的底架(219)，与半剖面腔体(230)内的光纤准直器(322)通过光纤相连，光纤与各检测器的导线则依附在升降弓(210)的上臂(213)和下臂(215)上；所述光纤准直器(322)的尾端嵌入固定在一个滑动底座(251)中心的圆孔上，剩余部分置于线型聚焦台座(255)的内部；
所述超声接受装置(330)包括光电检测器(331)、第一横波-电磁声能检测器(332)、第二横波-电磁声能检测器(333)、声表面波-电磁声能检测器(334)和用于采集声表面波-电磁声能检测器(334)、第一横波-电磁声能检测器(332)与第二横波-电磁声能检测器(333)的信号，以及接受光电检测器(331)的触发信号的高速数据采集器。
5.根据权利要求3所述的基于激光超声的高铁接触线的裂纹检测系统，其特征在于：所述第三个滑动底座(251)上安装线性聚焦台座(255)，其余四个均固定右安装台座(254)；每个滑动底座(251)的顶部均有双导轨斜槽，双导轨斜槽方向与半剖面腔体(230)轴线方向垂直，且双导轨斜槽与安装台座(254)底部的内凹斜槽相吻合，且斜槽等长等宽并附有螺丝孔；所述声表面波-电磁声能检测器(334)、第二横波-电磁声能检测器(333)、光电检测器(331)和第一横波-电磁声能检测器(332)依次安装于对应的安装台座(254)上；所述线型聚焦单元(323)安装于线性聚焦台座(255)上，且位于半剖面腔体(230)的中心线上；所述光电检测器(331)的方向对准激光线光源预照射在接触线(201)的位置，光电检测器(331)包括光敏电阻和调制器；所述光敏电阻将探测到的待测物体表面的微弱光信号转换为电信号；所述调制器对转换的电信号进行调制，与线光源光信号特征相匹配，并提供给高速数据采集器一个触发信号进行数据采集，同时也提供给控制单元(310)的安全保障模块一个确定信号。
6.根据权利要求1至5任一所述的基于激光超声的高铁接触线的裂纹检测系统，其特征在于：所述半剖面腔体(230)的轴向两端均通过紧固件安装有挡风板(260)；所述挡风板(260)中间的突出台(261)前端有一对螺丝孔，其位置与半剖面腔体(...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜宏伟，赵亮，陆诗雨，
申请(专利权)人：常州悦阡物联网科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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