專利名稱：用于檢測鐵軌缺陷,特別是鐵軌頂部缺陷的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過測量鐵軌車輛的軸箱加速度信號來檢測在鐵路軌道中的鐵軌缺陷、特別是鐵軌頂部缺陷的方法。
背景技術(shù)：
鐵軌缺陷、特別是鐵軌頂部缺陷，正如本文所涉及的，是局部的短的垂向幾何偏差，其可能會造成鐵路軌道的鐵軌與鐵軌車輛的滾動車輪之間的撞擊。如凹痕、不同的磨損以及不同的塑性形變、非均質(zhì)的鐵軌材料以及不完善的鐵軌制造工藝可能會造成該問題。 除非修復(fù)鐵軌頂部的輕微缺陷，否則該凹陷將會變成中度缺陷，緊接著演變成嚴重缺陷。如果不采取補救措施，最終會發(fā)生鐵軌斷裂和緊固件、鐵軌墊、枕木和道碴的損壞。從鐵路運行、安全以及有效性的觀點來看，鐵軌缺陷，特別是鐵軌頂部缺陷，應(yīng)該在盡可能旱的時間內(nèi)被檢測并消除，以防止它們進一步演變成更為嚴重的鐵軌缺陷。最常見的鐵軌缺陷，特別是凹陷，是由人工檢查或者用超聲波技術(shù)來檢測。采用人工檢查的檢查員沿著所述鐵軌行走，找到所述鐵軌缺陷，或者可選擇地，檢查鐵軌的圖像或者視頻記錄。任何一種情況都需要人類的肉眼來執(zhí)行所述檢測。為了允許超聲波技術(shù)能夠可靠地被用來檢測裂隙，所述超聲波檢測技術(shù)僅適用于當所述裂隙的深度大于大約7mm的情況。已經(jīng)提議使用渦流技術(shù)來檢測鐵軌頂部的缺陷，甚至也已經(jīng)提議使用聲學檢測， 然而，該最近的技術(shù)僅用來檢測嚴重的鐵軌頂部缺陷，該缺陷發(fā)出可檢測的撞擊噪聲。文獻“a measurement system for quick rail inspection and effective track maintermnce strategy (用于快速鐵軌檢測的測量系統(tǒng)和有效的軌道保養(yǎng)策略)”，由 M. Boccilione 等發(fā)表于 Mechanical Systems and Signal Processing(機械系統(tǒng)與信號處理)21 (2007)，第1M2-12M頁，推薦了用于測量鐵軌車輛的橫向和垂向軸箱加速度的設(shè)備，其可用于鐵路軌道中缺陷的檢測。正如從所述文獻所知道的那樣，測量的鐵軌車輛的垂向軸箱加速度可用于檢測嚴重的鐵軌頂部缺陷。測量的鐵軌頂部缺陷的軸箱加速度基本上是源于三個源的振動1、軌道的垂向振動，包括鐵軌、鐵軌墊、枕木和道碴等的那些垂向振動；2、垂向變形以及車輪與缺陷處鐵軌的相對運動；以及3、輪副的振動，也包括軸承以及軸箱的那些振動。上面提及的第2號振動源，即垂向變形以及車輪與缺陷處鐵軌的相對運動是所感興趣的信號。對于嚴重的鐵軌缺陷，特別是鐵軌頂部缺陷，所述振動源1和2相對較強。然而，這些振動源能夠根據(jù)他們不同的頻率特性被區(qū)分。對于不太嚴重的鐵軌缺陷，振動信號會變得不強，而相比其他振動源第3號振動源變得相對更主要。兩方面都使信噪比惡化，使得難以檢測輕度的或者中度的鐵軌缺陷，特別是鐵軌頂部的缺陷。EP-A-I 593 572公開了一種用于識別沿軌道的一些位置的方法，在這些位置處， 鐵路車輛的車輪使車輛沿其運行的鐵軌受縱向力，包括測量鐵軌車輛的車輪的加速度信號，其中，縱向加速信號和垂向加速信號相結(jié)合并且同時地被使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于檢測鐵路軌道中鐵軌缺陷、特別是鐵軌頂部缺陷的方法，通過上述方法，所述鐵軌缺陷的精確以及可靠的定位能夠被實現(xiàn)。為達到本發(fā)明的目的，并獲得此后會變得顯而易見的進一步的優(yōu)點，根據(jù)本發(fā)明的用于檢測鐵軌缺陷、特別是鐵軌頂部缺陷的方法，由一個或多個所附的權(quán)利要求來表征。根據(jù)本發(fā)明的用于檢測鐵路軌道中的鐵軌(頂部)缺陷的方法的特征在于，縱向軸箱加速度信號被用于從所述垂向軸箱加速度信號中除去涉及包括軸承以及軸箱的鐵軌車輛的輪副的振動的信號部分。與相對垂向軸箱加速度信號相比較，縱向軸箱加速度信號是相對高強度的，此外， 該縱向信號是相對不受干擾的信號，具有較好的信噪比。所述縱向軸箱加速度信號和測量的垂向軸箱加速度信號相結(jié)合并且同時地被使用，從而從后者的信號中減去涉及所述輪副的振動、也包括所述軸承和所述軸箱的那些振動的信號部分。由于前面提到的不同頻率特性，涉及所述變形以及缺陷處車輪與鐵軌之間的相對運動的感興趣的振動信號能夠從所述軌道的垂向振動中被分離出來。根據(jù)本發(fā)明，因此建議所述縱向軸箱加速度信號被使用，以便從所述垂向軸箱加速度信號中除去涉及包括所述軸承和軸箱的所述鐵軌車輛的輪副的振動的信號部分。進一步的，從上述內(nèi)容可以明白，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是軸箱加速度信號被過濾， 用于除去由包括鐵軌、鐵軌墊、緊固件、枕木以及道碴的軌道的振動所貢獻的信號部分?？梢愿宄氖?，為了能夠執(zhí)行本發(fā)明的方法，需要用于測量所述鐵軌車輛的軸箱加速度的設(shè)備，包括本身是已知的并且配置在所述鐵軌車輛上的至少一個加速計。該加速計被安裝，用于至少檢測沿縱向即鐵路軌道方向的所述軸箱加速度?？梢悦靼椎氖?，所述加速計的實際的測量方向可能會相對精確的縱向方向偏離某些程度。適合用于此目的加速計的類型是Endevco model 7259B，Meggitt公司的輕型壓力加速計。


使用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一些測量結(jié)果分別在圖1以及圖2中示出。在這些圖中圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的垂向軸箱加速度信號；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的縱向軸箱加速度信號；以及圖3提供了用于測量鐵軌車輛的軸箱加速度的設(shè)備系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式在兩個圖中，軸箱加速度信號都被用來表示在巡查(revenue)軌道中測量的鐵軌的不平整度。在兩個圖中，橫坐標是沿著軌道的千米位置，縱坐標是測量的加速度信號。對比圖1和圖2表明，所述縱向軸箱加速度信號比垂向軸箱加速度信號更加敏感。 例如，在縱向軸箱加速度信號中具有兩個清晰的峰值(如圖幻，然而，在體現(xiàn)所述垂向軸箱加速度信號中，它的較小的峰值很難被辨別(圖1)。
現(xiàn)在參見圖3，其示出了被測量并且被定位的鐵軌1的鐵軌缺陷，特別是鐵軌頂部缺陷的示意圖。這種缺陷用附圖標記13表示。該缺陷13的測量是通過使用具有為鐵軌車輪2提供軸承的至少一個軸箱3的鐵軌車輛來執(zhí)行。所述軸箱3配備垂向加速計4以及縱向加速計5。該垂向加速計4提供垂向加速度信號，如圖形6所示，其可與圖1中示出的垂向加速度信號比較。該縱向加速計5提供縱向加速度信號，如圖形7所示，其可與圖2中示出的縱向加速度信號比較。所述加速度信號6，7在數(shù)據(jù)采集過程中通過數(shù)據(jù)記錄器8獲得。數(shù)據(jù)記錄器8同時通過使用轉(zhuǎn)速表9監(jiān)測所述鐵軌車輛的速度，其中，所述數(shù)據(jù)記錄器8也記錄由GPS系統(tǒng) 10獲取的位置數(shù)據(jù)。利用可選用的發(fā)送器11，將信號傳送到計算機系統(tǒng)12，在計算機系統(tǒng)12中，執(zhí)行數(shù)據(jù)處理以及診斷，從而分析所述鐵軌缺陷的性質(zhì)以及它們沿著所述鐵軌1的軌道所處的位置。
權(quán)利要求
1.一種用于通過測量鐵軌車輛的軸箱加速度信號檢測鐵路軌道中鐵軌缺陷，特別是鐵軌頂部缺陷的方法，其中，縱向軸箱加速度信號和垂向軸箱加速度信號相結(jié)合并且同時地被使用，作為檢測所述鐵軌缺陷、特別是鐵軌頂部缺陷的所在地的度量，其特征在于所述縱向軸箱加速度信號被用于從所述垂向軸箱加速度信號中除去涉及包括軸承和軸箱的鐵軌車輛的輪副的振動的信號部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述軸箱加速度信號被過濾，用于除去由包括鐵軌、鐵軌墊、枕木和道碴的軌道的振動所貢獻的信號部分。
全文摘要
用于檢測鐵軌缺陷，特別是鐵軌頂部缺陷的方法和設(shè)備。一種用于通過測量鐵軌車輛的軸箱加速度信號檢測在鐵路軌道中鐵軌的鐵軌缺陷，特別是鐵軌頂部缺陷的方法和設(shè)備，其中縱向軸箱加速度信號被用作檢測所述鐵軌缺陷，特別是鐵軌頂部缺陷的所在地的度量。所述方法還包括測量所述鐵軌車輛的垂向軸箱加速度信號，其中，縱向軸箱加速度信號和垂向軸箱加速度信號相結(jié)合并且同時被使用，更優(yōu)選的是，所述縱向軸箱加速度信號被使用，以便從所述垂向軸箱加速度信號中除去涉及包括軸承和軸箱(3)的鐵軌車輛的輪副的振動的信號部分，并且所述軸箱加速度信號被過濾，用于除去由包括鐵軌(1)、鐵軌墊、緊固件、枕木和道碴的軌道的振動所貢獻的信號部分。
文檔編號B61L23/04GK102548828SQ201080043566
公開日2012年7月4日 申請日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者M·莫羅多瓦, Z·李 申請人:代爾夫特工業(yè)大學