專利名稱：鐵路軌道動態(tài)檢測鋼軌側(cè)面磨耗檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及鐵路軌道動態(tài)檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種鐵路軌道動態(tài)檢測鋼軌側(cè)面磨耗檢測裝置。
背景技術(shù)：
鉄路的狀況與安全性密切相關(guān)，特別是對于高速鉄路顯得更加重要。軌道的定期檢測對于鐵路運輸?shù)暮侠碛媱澓偷统杀揪S護是非常重要的一方面，在軌道磨損和變形早期階段，進行軌道檢測有助于制定合理的鐵 路維護時間表，避免危險狀況的出現(xiàn)；另一方面，有效的軌道檢測將為軌道從周期性檢測向狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變奠定基礎(chǔ)，使有限的人力和儀器設(shè)備資源得到很好的利用，有效節(jié)約軌道維護成本。近年來，隨著鐵路提速和重載運輸?shù)牟粩喟l(fā)展，加上客貨運量和行車密度的不斷増加，鋼軌磨耗問題也日益嚴重。這樣不僅加劇了軌道結(jié)構(gòu)部件的損壞和軌道狀況的惡化，導(dǎo)致較高的鉄路運輸成本，還直接影響到鐵路運輸安全。鋼軌使用壽命和周期是衡量線路運行條件及運行狀況的重要依據(jù)，而起決定作用的因素之一就是鋼軌磨耗。鋼軌磨耗是由于輪軌接觸摩擦、導(dǎo)向及沖擊做功等引起的鋼軌斷面損失。鋼軌磨耗主要有側(cè)面磨耗、垂直磨耗、鞍型磨耗和波浪型磨耗。鋼軌磨耗主要是指鋼軌的側(cè)面磨耗和波浪形磨耗。至于垂直磨耗一般情況下是正常的，隨著軸重和通過總重的增加而増大。如果軌道幾何形位設(shè)置不當(dāng)，會使垂直磨耗速率加快，這是要防止的，可通過調(diào)整軌道幾何尺寸解決。目前，對鋼軌磨耗的測量很多時候都是依靠手工測量，用專用卡尺人工抽樣檢測其斷面損耗。這種方式需人工記錄和收集檢測數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)整理后才能得到鋼軌磨耗的數(shù)據(jù)，效率低，耗費大量人力物力，而且具有高度的危險性。此外，由于在測量中不可避免的引入了測量者的人為因素，直接影響了測量的精度和可靠性?，F(xiàn)有技術(shù)中，申請?zhí)枮?00710176249. 6，發(fā)明名稱為“ー種鋼軌磨耗綜合參數(shù)車載動態(tài)測量裝置及方法”的中國專利申請中，公開了ー種基于光柵結(jié)構(gòu)的激光視覺傳感器測量鋼軌磨耗的裝置及方法。請參考圖1，該裝置包括視覺傳感器、計算機、里程計，計算機內(nèi)裝有高速圖像采集卡和測量模塊，視覺傳感器包括鋼軌斷面成像系統(tǒng)和光柵投射器。該裝置在鋼軌磨耗測量過程中，要求激光視覺傳感器所投射的水平光面垂直于鋼軌縱軸軸線，由于激光視覺傳感器安裝在列車底部，隨著列車運行時的振動會造成激光視覺傳感器投射出的光平面與鋼軌縱軸軸線不垂直，造成鋼軌磨耗測量精度低。本實用新型提供ー種智能化、易安裝、通用性強、結(jié)構(gòu)簡單的軌道側(cè)面磨耗檢測裝置，可實現(xiàn)在線實時地對軌道側(cè)面磨耗進行檢測，計算方便、精度高且耗時短，可根據(jù)鋼軌側(cè)面磨耗狀況與行車里程數(shù)對應(yīng)，定期對鐵路進行維護評估，節(jié)約鐵路維護成本，滿足高速電氣化電路發(fā)展的需要。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷或不足，提供ー種智能化、易安裝、通用性強、結(jié)構(gòu)簡單的軌道側(cè)面磨耗檢測裝置，該裝置運行穩(wěn)定、抗干擾能力強，精度高且耗時短，可實現(xiàn)在線實時地對軌道側(cè)面磨耗狀況進行檢測，根據(jù)鋼軌側(cè)面磨耗狀況與行車里程數(shù)對應(yīng)關(guān)系，定期對鐵路進行維護評估，節(jié)約鐵路維護成本。為達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是提供一種鐵路軌道動態(tài)檢測鋼軌側(cè)面磨耗的檢測裝置，該裝置包括信號檢測采集部分、電源和信號處理部分，其特征在于，信號檢測采集部分包括傳感器，信號處理部分包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備，其中，電源為整個裝置供電，傳感器對有效參數(shù)進行檢測、采集、轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號，直接輸出到數(shù)據(jù)處理設(shè)備，數(shù)據(jù)處理設(shè)備對數(shù)據(jù)信號進行分析、計算，從而實時得出鋼軌側(cè)面磨耗的狀態(tài)。進一步的，所述信號檢測采集部分位于機車底部，電源和信號處理部分位于機車車內(nèi)，信號檢測采集部分的輸出端直接與數(shù)據(jù)處理設(shè)備相連。進一步的，所述信號檢測采集部分的輸出信號包括含有橫截面圖形信息的數(shù)據(jù)信 號。進一步的，所述傳感器包括視覺傳感器。進一步的，所述視覺傳感器包括輪廓傳感器，安裝在機車底部的轉(zhuǎn)向架位置。進一步的，所述輪廓傳感器包括左激光2D輪廓傳感器和右激光2D輪廓傳感器，其中，左激光2D輪廓傳感器和右激光2D輪廓傳感器分別安裝在同一轉(zhuǎn)向架的左右兩端。進一步的，所述左激光2D輪廓傳感器和右激光2D輪廓傳感器的安裝位置與轉(zhuǎn)向架下的左軌、右軌形成一定角度。進一步的，所述左激光2D輪廓傳感器和右激光2D輪廓傳感器的安裝位置包括分別以水平地面和左軌、右軌縱軸軸線為基準，左激光2D輪廓傳感器位于左軌的右上方，與水平方向形成的角度范圍為0 90度；右激光2D輪廓傳感器位于右軌的左上方，與水平方向形成的角度范圍為270 360度，左激光2D輪廓傳感器和右激光2D輪廓傳感器用于掃描鋼軌的頂面圖形。本實用新型的有益效果是，在不改變原有車輛底部環(huán)境的情況下，安裝本檢測裝置，在車輛運行過程中，傳感器對有效參數(shù)進行檢測、采集、轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號，直接輸出到處理設(shè)備，處理設(shè)備通過軟件對數(shù)據(jù)信號進行分析、計算，從而實時得出鋼軌側(cè)面磨耗的狀態(tài)。該裝置智能化程度高、易安裝、通用性強、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強、精度高且耗時短，可實現(xiàn)在線實時地對鋼軌側(cè)面磨耗進行檢測，根據(jù)鋼軌側(cè)面磨耗狀況與行車里程數(shù)對應(yīng)關(guān)系，定期對鐵路進行維護評估，節(jié)約鐵路維護成本，能滿足高速電氣化電路發(fā)展的需要。

下面根據(jù)附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。圖I為現(xiàn)有技術(shù)中鋼軌磨耗檢測裝置原理圖；圖2為本實用新型的檢測裝置原理框圖；圖3為本實用新型的檢測裝置安裝示意圖；圖4為激光2D輪廓傳感器工作原理圖。
具體實施方式
圖I為現(xiàn)有技術(shù)中公開的鋼軌磨耗檢測裝置原理圖。該裝置包括視覺傳感器、計算機、里程計，計算機內(nèi)裝有高速圖像采集卡和測量模塊，視覺傳感器包括鋼軌斷面成像系統(tǒng)I和光柵投射器2。鋼軌斷面成像系統(tǒng)I包括高速工業(yè)電荷耦合器件攝像機101、濾光裝置102和遮光裝置103，光柵投射器包括半導(dǎo)體激光器201和光學(xué)系統(tǒng)202組成。圖2為本實用新型鐵路軌道動態(tài)檢測鋼軌側(cè)面磨耗檢測裝置的原理框圖。如圖2所示，該裝置包括信號檢測采集部分、電源和信號處理部分，其特征在于，信號檢測采集部分包括傳感器，信號處理部分包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備，其中，電源為整個裝置供電，傳感器對有效參數(shù)進行檢測、采集、轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號，直接輸出到數(shù)據(jù)處理設(shè)備，數(shù)據(jù)處理設(shè)備通過軟件對數(shù)據(jù)信號進行分析、計算，從而實時得出鋼軌側(cè)面磨耗的狀態(tài)。其中，信號檢測采集部分位于機車底部，電源和信號處理部分位于機車車內(nèi)，信號檢測采集部分的輸入輸出端分別與電源的正、負極連接，信號檢測采集部分的輸出端還直接與處理設(shè)備相連。所述信號檢測采集部分包括視覺傳感器，其輸出是將視覺傳感器檢測到的被測物橫截面圖形信息轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號。所述視覺傳感器包括輪廓傳感器。 所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備包括電腦及安裝在電腦上的軟件程序，用于對傳感器輸出的數(shù)據(jù)信號進行分析。圖3為本實用新型鐵路軌道動態(tài)檢測鋼軌側(cè)面磨耗檢測裝置的安裝示意圖。圖3示出的主要是位于機車底部的傳感器安裝示意圖。傳感器包括左激光2D輪廓傳感器301和右激光2D輪廓傳感器302，傳感器由位于車體內(nèi)的電源進行供電，左激光2D輪廓傳感器301和右激光2D輪廓傳感器302的輸入輸出端分別與電源的正、負極相連接，輸出端還與位于車內(nèi)的處理設(shè)備直接相連。其中，左激光2D輪廓傳感器301和右激光2D輪廓傳感器302安裝在車底轉(zhuǎn)向架位置，進一步的，左激光2D輪廓傳感器301和右激光2D輪廓傳感器302分別安裝在同一轉(zhuǎn)向架的左右兩端；進一步的，所述左激光2D輪廓傳感器301和右激光2D輪廓傳感器302的安裝位置與轉(zhuǎn)向架下的左軌303、右軌304存在一定角度；進一步的，所述左激光2D輪廓傳感器301和右激光2D輪廓傳感器302的安裝位置包括分別以水平地面和左軌303、右軌304縱軸軸線為基準，左激光2D輪廓傳感器301位于左軌303的右上方，與水平方向形成的角度范圍為0 90度；右激光2D輪廓傳感器302位于右軌304的左上方，與水平方向形成的角度范圍為270 360度，左激光2D輪廓傳感器301和右激光2D輪廓傳感器302用于掃描鋼軌的頂面圖形。圖4為激光2D輪廓傳感器工作原理圖。如圖4所示該傳感器工作是基于光學(xué)三角測量原理。半導(dǎo)體激光發(fā)生器401發(fā)出的光，經(jīng)透鏡402形成X平面光幕，并在物體407上形成一條輪廓線403，鏡片404收集被物體反射回來的光并將其投影到一個二維CMOS陣列405，這樣形成的目標物體剖面圖形被信號處理器406分析處理，輪廓線的長度用X軸計量，輪廓線的高低用Z軸計量。采取三角測量法的激光位移傳感器最高線性度可達lum，分辨率更是可達到0. Ium的水平，加上激光測量的速度快，時間短，可實時進行數(shù)據(jù)檢測，可以得出被測物體輪廓表面的變化情況。為了對鐵軌磨耗狀況分析并且對必要的維修工作進行估價，機車在轉(zhuǎn)向架位置安裝多個激光輪廓傳感器，以標準速度運行，每隔一段距離記錄測量數(shù)據(jù)，與電腦儲存的標準數(shù)據(jù)對比，得出鋼軌磨耗情況，根據(jù)測得的鐵軌磨耗狀況與里程標對應(yīng)，可得出鋼軌磨耗與里程的關(guān)系，制定合理的鐵路維護時間，從而保證鐵路的安全運行，節(jié)約了鐵路維護成本。[0030]激光2D輪廓傳感器可以快速測量整個剖面，而不是幾個有限的測量點，能更全面、精確的反映軌道表面輪廓情況，尤其適合精度及速度要求都很高的在線測量系統(tǒng)。采用激光2D輪廓傳感器主要優(yōu)點如下[0031]-快速、全面、高精度測量-軌道輪廓條件的評估和即時診斷-便于安裝，測量簡單-軌道輪廓情況進行記錄和質(zhì)量評價，而非僅對ー些測量點進行控制-重量輕，便攜，操作簡單-無可移動部件，壽命更長，維護成本更低本實施例中處理設(shè)備包括電腦及安裝在電腦上的軟件程序。激光2D傳感器對有效參數(shù)進行檢測、采集、轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號，直接輸出到處理設(shè)備，處理設(shè)備通過軟件對數(shù)據(jù)信號進行分析，從而實時得出鋼軌側(cè)面磨耗的狀態(tài)。本實用新型在不改變原有車輛底部環(huán)境的情況下，安裝本檢測裝置，在車輛運行過程中，傳感器對有效參數(shù)進行檢測、采集、轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號，直接輸出到處理設(shè)備，處理設(shè)備通過軟件對數(shù)據(jù)信號進行分析、計算，從而實時得出鋼軌側(cè)面磨耗的狀態(tài)。該裝置智能化程度高、易安裝、通用性強、抗干擾能力強、精度高且耗時短，可實現(xiàn)在線實時地對鋼軌側(cè)面磨耗進行檢測，根據(jù)鋼軌側(cè)面磨耗狀況與行車里程數(shù)對應(yīng)關(guān)系，定期對鐵路進行維護評估，節(jié)約鐵路維護成本，滿足高速電氣化電路發(fā)展的需要。上述僅為本實用新型的較佳實施例及所運用技術(shù)原理，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種鐵路軌道動態(tài)檢測鋼軌側(cè)面磨耗的檢測裝置，該裝置包括信號檢測采集部分、電源和信號處理部分，其特征在干，信號檢測采集部分包括傳感器，信號處理部分包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備，其中，電源為整個裝置供電，傳感器對有效參數(shù)進行檢測、采集、轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號，直接輸出到數(shù)據(jù)處理設(shè)備，數(shù)據(jù)處理設(shè)備對數(shù)據(jù)信號進行分析、計算，從而實時得出鋼軌側(cè)面磨耗的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的檢測裝置，其特征在于，所述信號檢測采集部分位于機車底部，電源和信號處理部分位于機車車內(nèi)，信號檢測采集部分的輸出端直接與數(shù)據(jù)處理設(shè)備相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的檢測裝置，其特征在于，所述信號檢測采集部分的輸出信號包括含有橫截面圖形信息的數(shù)據(jù)信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的檢測裝置，其特征在于，所述傳感器包括視覺傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的檢測裝置，其特征在于，所述視覺傳感器包括輪廓傳感器，安裝在機車底部的轉(zhuǎn)向架位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測裝置，其特征在于，所述輪廓傳感器包括左激光2D輪廓傳感器和右激光2D輪廓傳感器，其中，左激光2D輪廓傳感器和右激光2D輪廓傳感器分別安裝在同一轉(zhuǎn)向架的左右兩端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測裝置，其特征在于，所述左激光2D輪廓傳感器和右激光2D輪廓傳感器的安裝位置與轉(zhuǎn)向架下的左軌、右軌形成一定角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測裝置，其特征在于，所述左激光2D輪廓傳感器和右激光2D輪廓傳感器的安裝位置包括分別以水平地面和左軌、右軌縱軸軸線為基準，左激光2D輪廓傳感器位于左軌的右上方，與水平方向形成的角度范圍為O 90度，右激光2D輪廓傳感器位于右軌的左上方，與水平方向形成的角度范圍為270 360度，左激光2D輪廓傳感器和右激光2D輪廓傳感器用于掃描鋼軌的頂面圖形。
專利摘要本實用新型提出一種鐵路軌道動態(tài)檢測鋼軌側(cè)面磨耗的檢測裝置。該裝置包括信號檢測采集部分、電源和信號處理部分，信號檢測采集部分包括傳感器，信號處理部分包括數(shù)據(jù)處理設(shè)備，其中，電源為整個裝置供電，信號檢測采集部分位于機車底部，電源和信號處理設(shè)備位于機車車內(nèi)，信號檢測采集部分的輸入輸出端分別與電源的正、負極連接，信號檢測采集部分的輸出端還直接與數(shù)據(jù)處理設(shè)備相連，傳感器對有效參數(shù)進行檢測、采集、轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號，直接輸出到數(shù)據(jù)處理設(shè)備，數(shù)據(jù)處理設(shè)備對數(shù)據(jù)信號進行分析、計算，從而實時得出鋼軌側(cè)面磨耗的狀態(tài)。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、提高了鋼軌側(cè)面磨耗檢測的效率和精度。
文檔編號B61K9/08GK202400107SQ20112040040
公開日2012年8月29日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者齊清濤 申請人:北京鼎漢檢測技術(shù)有限公司