一种高速列车轨道缺陷检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高速列车轨道缺陷检测系统及检测方法，检测系统包括轨道缺陷检测装置和电磁涡流制动装置，电磁涡流制动装置安装于列车底部、轨道的正上方，轨道缺陷检测装置安装于转向架两侧，轨道缺陷检测装置、电磁涡流制动装置与工控机连接；在至少三个安装有电磁涡流制动装置的列车车厢底部安装轨道缺陷检测装置，当至少三个列车车厢上的三个及以上轨道缺陷检测装置同时检测到轨道缺陷数量超过阈值时，即产生报警并记录缺陷信息。本发明专利技术利用高速列车的电磁涡流制动装置在制动过程中会产生大量热量的特点，将电磁涡流制动装置和热成像检测装置结合起来，可实时检测高速轨道缺陷，提高了轨道缺陷检测的准确性，降低了检测的人力及设备成本。检测的人力及设备成本。检测的人力及设备成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高速列车轨道缺陷检测系统及检测方法


[0001]本专利技术涉及轨道列车
，具体涉及一种高速列车轨道缺陷检测系统及检测方法。

技术介绍

[0002]随着经济社会的高速发展，轨道运输速度不断提升。与传统的货运客运列车相比，高速列车(速度≥200km/h)在轨道运输中所占的比例越来越大，进而推动了高速轨道列车的制动系统的升级。传统的货运客运列车所采用的摩擦制动方式是一种典型的接触式制动方式，具有易热失效、制动时易产生抖动、制动声音大等缺点，适用于速度较低、载重较小的普通列车制动，而不再满足高速列车制动的安全要求。现代高速列车常采用的制动方式为涡流制动与摩擦制动相结合的制动方式。将高速列车制动分为缓速和止动两个阶段，在高速列车处于高速运动阶段采用涡流制动方式进行缓速，在速度降低到一定程度后再采用传统的摩擦制动方式进行止动，这样不仅可以增加摩擦制动的寿命，也可以保证高速列车运行时的平稳性。
[0003]涡流制动方式的原理是当高速列车需要减速运行时，运用涡流效应来消耗动能从而达到降速的目的。从能量角度来看，涡流缓速过程实际上就是把高速列车动能转化为轨道中的涡流热能。根据涡流缓速过程的基本原理可知，高速列车速度快、载重大的特点使得高速轨道中产生的涡流热能更大、温升更大。与普通轨道相比，高速轨道长时间处于高温环境中，更易出现轨道内部损伤、轨道表面与亚表面疲劳裂纹等缺陷，因此，有必要对因涡流制动可能产生的轨道缺陷进行检测。
[0004]目前常用于轨道缺陷检测的无损检测技术有以下几种：电涡流检测、超声波检测、磁粉检测、射线检测、渗透检测、红外热成像无损检测技术等。
[0005]电涡流检测通过在轨道中产生旋涡状的感应交变电流，使用探测传感器获得轨道的缺陷特征。电涡流检测具有非接触测量、测量效果好等优点，缺点是只能够检测到钢轨表面和近表面结构状态，对于轨道内部的核伤与裂纹则难以进行检验，以及需要额外配备电涡流产生装置，检测频率较低。
[0006]超声波检测技术主要采用轮式探头发出超声波对钢轨内部产生的疲劳裂纹进行检测，具有设备价格低廉等优点，但是超声波检测技术为接触式测量，并且对于表面和近表面的疲劳裂纹，如轨头龟裂和压溃等缺陷很难或根本无法检测出来，检测效果较差。
[0007]磁粉检测技术是利用铁磁性材料或工件磁化后在不连续处漏磁场与磁粉相互作用，从而形成在合适光照下目视可见的磁痕，以此来显示出缺陷位置、形状和大小的检测方法。具有很高的检测准确度、灵敏度和可靠性，但是检测范围小、检测速度慢，对检测人员的技术和经验要求高，无法做到高频率的检测。
[0008]射线检测技术是通过辐射照射到物体上，入射的光子将会与组成轨道的原子发生相互作用，从而使得轨道内部的疲劳裂纹与相邻区域产生透过射线强度的差异的检测方法。具有检测结果准确等优点，但是不能发现与射线方向垂直的微小线性缺陷，并且对环境
有辐射污染，对操作人员要求高。
[0009]渗透检测技术是在一定灯光条件下，缺陷处的渗透液痕迹会发出荧光或显色，通过观察荧光处或带颜色区域的分布情况来检测裂纹的形貌。渗透检测技术的检测速度相对较慢，而且在检测过程中需要用到显像剂和渗透液，污染性会较高。
[0010]红外热成像无损检测技术，一般是以红外辐射原理为基础，通过红外辐射测量分析的方法和技术对试件、材料及其他被测对象进行测量和检验。红外无损检测技术正是通过测出物体表面的温度分布，进而对轨道内部是否存在疲劳裂纹做出判断。红外热成像无损检测技术具有无接触、可大面积检测、结果直观、可同时实现表面及内部检测等优点。但是需要配备额外发热源对轨道表面进行高温加热，使得轨道表面温度进一步升高。
[0011]目前，国际与国内较为普遍采用的轨道缺陷检测方法是将上述无损检测装备安装到单独的检测车上，通过人工驾驶检测车对轨道进行定期巡检，并对损伤轨道进行定期维护。该方法是人工驾驶检测车进行定期检测，但是该种方法检测效率低，检测频率低，这导致了无法及时发现轨道缺陷，并且该种方法人力成本高、设备成本高，限制了该种方法的应用范围。
[0012]目前红外热成像缺陷检测技术与涡流缓速技术均为单独使用，市场上还没有出现将红外热成像检测方法与涡流缓速方法相结合并应用于高速轨道探伤的方法及装置。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的在于提供一种高速列车轨道缺陷检测系统及检测方法，通过热成像技术与涡流制动技术相结合，可以实时检测轨道的缺陷，及时对轨道进行维护。
[0014]为实现上述目的，本专利技术一方面公开了一种高速列车轨道缺陷检测系统，包括轨道缺陷检测装置和电磁涡流制动装置，所述电磁涡流制动装置安装于列车底部、轨道的正上方，所述轨道缺陷检测装置安装于转向架两侧，所述轨道缺陷检测装置、所述电磁涡流制动装置均通过数据线与工控机连接；在至少三个安装有电磁涡流制动装置的列车车厢底部安装所述轨道缺陷检测装置；所述轨道缺陷检测装置包括热成像仪和热成像检测单元，所述热成像仪包括热像仪机芯、热成像镜头设备和热成像报警设备；所述热成像检测单元包括电源、检测与控制模块、镜头驱动器、外部通讯接口和输入通讯接口，所述外部通讯接口与外部输入设备、所述检测与控制模块相连，外部输入设备通过外部通讯接口将控制信号传输至检测与控制模块；所述检测与控制模块与热成像报警设备与所述镜头驱动器、所述输入通讯接口相连接，在接收到控制热成像镜头设备的控制信号时，当输出信号达到预设值时，将信号传送至所述镜头驱动器，进而驱动热成像镜头设备；所述输入通讯接口与热成像仪机芯相连接；所述镜头驱动器与热成像镜头设备相连接，以控制镜头转动；所述电源分别与输入通讯接口、外部通讯接口、镜头驱动器、检测与控制模块相连接；所述检测与控制模块将数据传送至输入通讯接口，然后通过输入通讯接口将控制数据发送给热成像仪机芯，以此来控制热成像仪机芯。在工作过程中热成像仪机芯给输入通讯接口传送温度数据，输入通讯接口将数据传送至检测与控制模块，以控制热成像报警设备；
[0015]所述电磁涡流制动装置包括电动推杆、升降台、串联磁路混合励磁直线涡流制动装置，所述电动推杆上部通过螺栓与所述转向架相连，所述电动推杆的下方通过螺栓与升降台连接，所述升降台的下方通过螺栓与串联磁路混合励磁直线涡流制动装置相连。
[0016]进一步地，所述轨道缺陷检测装置通过减震器与所述转向架连接。
[0017]进一步地，列车车厢底部设置四只电磁涡流制动装置和四只轨道缺陷检测装置，其中两只电磁涡流制动装置和两只轨道缺陷检测装置用于列车行进的一个方向上的制动与检测，其余用于列车行进的相反方向上的制动与检测。
[0018]进一步地，同车厢上不同方向上的电磁涡流制动装置与轨道缺陷检测装置互为备用。
[0019]进一步地，所述轨道缺陷检测装置还包括承载单元，所述承载单元用于承载所述热成像仪并控制热成像仪动作，所述承载单元包括上承载结构，所述上承载结构包括左下支撑柱、左上支撑柱、俯仰电机、深沟球轴承、右上支撑柱、右下支撑柱、电池；所述左下支撑柱通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速列车轨道缺陷检测系统，其特征在于，包括轨道缺陷检测装置(3)和电磁涡流制动装置(4)，所述电磁涡流制动装置(4)安装于列车底部、轨道的正上方，所述轨道缺陷检测装置(3)安装于转向架(5)两侧，所述轨道缺陷检测装置(3)、所述电磁涡流制动装置(4)均通过数据线与工控机(2)连接；在至少三个安装有电磁涡流制动装置(4)的列车车厢底部安装所述轨道缺陷检测装置(3)；所述轨道缺陷检测装置(3)包括热成像仪(10)和热成像检测单元，所述热成像仪(10)包括热像仪机芯、热成像镜头设备和热成像报警设备；所述热成像检测单元包括电源、检测与控制模块、镜头驱动器、外部通讯接口和输入通讯接口，所述外部通讯接口与外部输入设备、所述检测与控制模块相连，外部输入设备通过外部通讯接口将控制信号传输至检测与控制模块；所述检测与控制模块与热成像报警设备、所述镜头驱动器、所述输入通讯接口相连接，在接收到控制热成像镜头设备的控制信号时，当输出信号达到预设值时，将信号传送至所述镜头驱动器，进而驱动热成像镜头设备；所述输入通讯接口与热成像仪机芯相连接；所述镜头驱动器与热成像镜头设备相连接，以控制镜头转动；所述电源分别与输入通讯接口、外部通讯接口、镜头驱动器、检测与控制模块相连接；所述检测与控制模块将数据传送至输入通讯接口，然后通过输入通讯接口将控制数据发送给热成像仪机芯，以此来控制热成像仪机芯。在工作过程中热成像仪机芯给输入通讯接口传送温度数据，输入通讯接口将数据传送至检测与控制模块，以控制热成像报警设备；所述电磁涡流制动装置(4)包括电动推杆(4
‑
1)、升降台(4
‑
2)、串联磁路混合励磁直线涡流制动装置(4
‑
3)，所述电动推杆(4
‑
1)上部通过螺栓与所述转向架(5)相连，所述电动推杆(4
‑
1)的下方通过螺栓与升降台(4
‑
2)连接，所述升降台(4
‑
2)的下方通过螺栓与串联磁路混合励磁直线涡流制动装置(4
‑
3)相连。2.根据权利要求1所述的一种高速列车轨道缺陷检测系统，其特征在于，所述轨道缺陷检测装置(3)通过减震器(6)与所述转向架(5)连接。3.根据权利要求1所述的一种高速列车轨道缺陷检测系统，其特征在于，列车车厢底部设置四只电磁涡流制动装置(4)和四只轨道缺陷检测装置(3)，其中两只电磁涡流制动装置(4)和两只轨道缺陷检测装置(3)用于列车行进的一个方向上的制动与检测，其余用于列车行进的相反方向上的制动与检测。4.根据权利要求1所述的一种高速列车轨道缺陷检测系统，其特征在于，同车厢上不同方向上的电磁涡流制动装置(4)与轨道缺陷检测装置(3)互为备用。5.根据权利要求1所述的一种高速列车轨道缺陷检测系统，其特征在于，所述轨道缺陷检测装置(3)还包括承载单元，所述承载单元用于承载所述热成像...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨盼盼，岳琦明，张帅，李子轩，牟宗高，庄仁荣，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：