CN110006999A - 一种超声波钢轨检测***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轨道车辆修理机械设备技术领域，并公开了一种超声波钢轨检测***及方法。所述***包括检测小车、三维移动平台和检测装置，检测小车包括车载工作平台；三维移动平台包括第一移动平台、第二移动平台和第三移动平台，第一移动平台上设有纵向移动导轨；第二移动平台上设有横向移动导轨，第三移动平台上设置有与其垂直布置的螺杆，第一螺杆的下端与所述检测装置连接。本发明还公开了相应的检测方法。本发明可根据需求带动其搭载的装置全方位移动，能实时采集到钢轨轨面的缺陷信号，并对信号进行实时处理，可实现对在役钢轨缺陷的细检，解决了大型钢轨探伤车设备费用高昂和配置数量不足的困境。
Description
技术领域
本发明属于轨道车辆修理机械设备技术领域，更具体地，涉及一种超声波钢轨检测***及方法。
背景技术
随着我国高速铁路的大量建设和运营，我国铁路运营总里程突破13万公里，铁路运输生产对线路养修作业方式提出了新的要求。原有的利用列车运行间隔时分进行线路检查的作业方式，已现有的天窗作业方式所替代。而作业速度仅为2km/h的手推式探伤仪在3-4h天窗时间内检测效率低下，需要大量的人力进行分段同时检测。铁路运输是交通物流和国民经济的大动脉，钢轨是铁路***的基本构件，起着支撑列车的作用，为保证安全运行，对钢轨的生产制造厂家提出了严格的质量检测要求。
因此近些年从国外大量引进了大型钢轨探伤车，成为了既有铁路钢轨探伤的主角。但高昂的设备费用及配置数量不足是目前工务***面对的新问题。在这样的背景下，研发一种检测效率高于传统手推式探伤仪、造价又远低于大型钢轨探伤车的自行式探伤设备很有必要。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，制安装于检测小车两侧的三维移动平台和检测装置，同时创造性的通过三平台、两导轨的设计，以实现其所搭载的检测装置能够实现上下前后运动，进而以实现全方位对钢轨轨面进行检测，通过移动检测小车车载工作台对信号进行实时处理，可实现对在役钢轨缺陷的细检，解决了大型钢轨探伤车设备费用高昂和配置数量不足的困境。
为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种超声波钢轨检测***，其特征在于，包括检测小车、三维移动平台和检测装置，其中，
所述检测小车包括车载工作平台；所述三维移动平台设置有两个，且分别对称布置在所述车载工作平台的两个，任意一个所述三维移动平台均包括第一移动平台、第二移动平台和第三移动平台，其中，
所述第一移动平台上设有纵向移动导轨以及纵向移动电机；所述第二移动平台设于所述纵向移动导轨上方，且在所述纵向移动电机的驱动下沿所述纵向移动导轨移动；所述第二移动平台上设有横向移动导轨和横向移动电机，所述第三移动平台设于所述横向移动导轨上且在所述横向移动电机的驱动下沿所述横向移动导轨移动；
所述第三移动平台上设置有与其垂直布置的螺杆和驱动所述螺杆上下移动的电机，所述螺杆包括第一螺杆，所述第一螺杆的下端与所述检测装置连接，以实现全方位对钢轨轨面进行检测。
进一步的，所述检测***还包括耦合剂涂抹装置，所述螺杆还包括第二螺杆，所述第二螺杆的下端与所述耦合剂涂抹装置连接，以实现全方位对钢轨轨面进行涂耦合剂。
进一步的，所述检测***还包括打磨装置，所述螺杆还包括第三螺杆，所述第三螺杆的下端与所述打磨装置连接，以实现全方位对钢轨轨面进行打磨。
进一步的，所述检测装置包括探头架、导轨轴、探头夹具和超声探头，其中，所述探头架一侧与所述第一螺杆固定连接，另一端通过所述导轨轴与所述探头夹具连接，所述探头夹具与所述超声探头固定连接，用于夹持所述超声探头。
进一步的，所述检测装置还包括探头保护外壳，所述探头保护外壳设于所述超声探头外侧。
进一步的，所述导轨轴上还套设有弹簧。
进一步的，所述纵向移动导轨与所述横向移动导轨垂直布置。
进一步的，检测小车还包括车载电源。
进一步的，所述第一螺杆、第二螺杆和第三螺杆平行布置。
按照本发明的另一个方面，提供一种应用所述检测***的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1移动车载工作平台至待检测部位；
S2纵向移动电机和横向移动电机同时启动以驱动第三移动平台移动至指定区域；
S3电机驱动第一螺杆进而带动检测装置到达指定区域，检测装置对钢轨轨面进行检测；若钢轨轨面没有缺陷，则移动车载工作平台至下一个待检测部位；若钢轨轨面有缺陷，则进入S4；
S4电机驱动第三螺杆进而带动打磨装置到达有缺陷区域，打磨装置对有缺陷区域进行打磨操作；
S5电机驱动第二螺杆进而带动耦合剂涂抹装置到有缺陷区域，耦合剂涂抹装置对打磨后的钢轨轨面进行耦合剂均匀涂抹作业；
S6电机驱动第一螺杆进而带动检测装置到达耦合剂均匀涂抹后的区域进行检测，若钢轨轨面没有缺陷，则移动车载工作平台至下一个待检测部位；若钢轨轨面有缺陷，则进入S4。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明通过工作人员驾驶钢轨检测小车，控制安装于检测小车两侧的三维移动平台和检测装置，同时创造性的通过三平台、两导轨的设计，以实现其所搭载的检测装置能够实现上下前后运动，进而以实现全方位对钢轨轨面进行检测，通过移动检测小车车载工作台对信号进行实时处理，可实现对在役钢轨缺陷的细检，解决了大型钢轨探伤车设备费用高昂和配置数量不足的困境。
(2)本发明三维移动平台通过可上下移动的螺杆搭载有耦合剂涂抹装置和打磨装置，且该装置配合检测装置，通过三平台、两导轨的设计，以实现其所搭载的装置能够实现上下前后运动，进而实现全方位对钢轨轨面进行检测、打磨、涂耦合剂一体化循环操作，操作简单，设备费用低，大大降低了人工检测、打磨、涂耦合剂的劳动强度。
(3)本发明检测装置通过导轨轴和探头夹具搭载超声探头，以实现对钢轨轨面全方位精确检测。
(4)本发明导轨轴上还套设有弹簧，以减小整个装置在运动过程中给超声探头带来的冲击力，对超声探头的冲击运动起到缓冲作用，一方面提高了检测精度，另一方面对超声探头起到保护作用。
(5)本发明所述纵向移动导轨与所述横向移动导轨垂直布置，以实现检测***搭载的装置能够实现前后左右运动。
(6)本发明的检测方法集检测、打磨、涂耦合剂与一体化，同时实现控制循环，以实现精确检查缺陷以及精确处理缺陷的操作，实现钢轨缺陷的实时监测，从而采取维护措施，保证了高铁的运行安全。
附图说明
图1为本发明实施例一种超声波钢轨检测***的三维结构示意图；
图2为本发明实施例一种超声波钢轨检测***的侧视图；
图3为本发明实施例一种超声波钢轨检测***涉及的三维移动平台结构示意图；
图4为本发明实施例一种超声波钢轨检测***的局部放大图；
图5为本发明实施例一种超声波钢轨检测***涉及的检测装置的结构示意图。
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-检测小车；101-车载工作平台；102-车载电源；2-三维移动平台；201-驱动机箱；202-螺杆；203-纵向移动导轨；204-纵向移动电机；205-横向移动导轨；206-横向移动电机；3-检测装置；301-探头架；302-导轨轴；303-弹簧；304-探头夹具；305-超声探头；306-探头保护外壳；4-耦合剂涂抹装置；5-打磨装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明通过一种超声波钢轨检测***，在移动检测小车的两侧安装有模块化打磨、耦合剂涂抹以及超声检测装置，通过三维移动平台，可全方位移动打磨装置、耦合剂涂抹装置和超声检测装置对钢轨轨面进行打磨、涂耦合剂及检测，能实时采集到钢轨轨面的缺陷信号，通过移动检测小车车载工作台对信号进行实时处理，可实现对在役钢轨缺陷的细检。解决了大型钢轨探伤车设备费用高昂和配置数量不足的困境。
如图1-图5所示，本发明***包括检测小车1、三维移动平台2、检测装置3、耦合剂涂抹装置4以及打磨装置5，其中：
检测小车1用于为检测装置和工作人员的载具，同时用于搭载电源和车载工作站等，其包括车载工作平台101和车载电源102，工作平台101用于控制检测小车整体运动及检测装置作业，同时对检测得到的结果进行在线显示和处理。车载电源102布置在车载工作平台101的一侧，为所述车载工作平台101的运动和工作提供动力。
三维移动平台2设置有两个，且两个三维移动平台2对称布置在车载工作平台101的两侧，用于控制耦合检测装置3、耦合剂涂抹装置4以及打磨装置5移动。三维移动平台2包括第一移动平台、第二移动平台和第三移动平台，所述第一移动平台上设有纵向移动导轨203和纵向移动电机204，其中，在纵向移动电机204的驱动作用下，设于所述纵向移动导轨203上的第二移动平台能够沿所述纵向移动导轨203移动。
所述第二移动平台上设有横向移动导轨205和横向移动电机206，其中，在横向移动电机206的驱动作用下，设于所述横向移动导轨205上的第三移动平台能够沿所述横向移动导轨205移动。
所述第三移动平台上设置有驱动机箱201，其中，驱动机箱201的内置电机与螺杆202传动连接，用于驱动螺杆202上下运动，螺杆202包括第一螺杆、第二螺杆和第三螺杆，其中第一螺杆的下端与所述检测装置3连接，第二螺杆的下端与所述耦合剂涂抹装置4连接，第三螺杆的下端与所述打磨装置5连接，进而在内置电机的驱动作用下，螺杆带动相应装置执行相应动作。
所述检测装置3包括探头架301；导轨轴302；弹簧303；探头夹具304；超声探头305；探头保护外壳306。其中，探头架301用于连接检测探头和螺杆的装置，导轨轴302内置于检测装置中，弹簧套于其上，用作探头接触钢轨时的缓冲，探头夹具304用于夹紧探头，探头保护外壳306套于超声探头外侧，用于保护探头不受外界的污染。
具体而言，所述探头架301通过设于所述探头夹具304上的导轨轴302与所述探头夹具连接，所述探头夹具304通过螺钉与所述超声探头305连接，用于夹紧所述超声探头305。所述探头保护外壳306设于所述超声探头305的外部，并通过螺栓与所述超声探头305固定连接，用于保护超声探头305不受外界的污染。进一步的，所述导轨轴302上还套设有弹簧303，进而实现整体***在运动的过程中，对超声探头305接触钢轨时起到缓冲作用。
进一步的，所述纵向移动导轨203与所述横向移动导轨205垂直布置。
进一步的，所述第一螺杆、第二螺杆和第三螺杆平行布置。
本发明中，超声波钢轨检测***的运动作业和打磨、涂耦合剂及检测作业均由车载工作平台101进行控制处理。打磨装置5，耦合剂涂抹装置4以及检测装置3安装于车载工作平台101的两侧，可通过车载工作平台101控制其上下左右前后运动。其中，具体的检测过程如下：首先通过车载工作平台101控制打磨装置5对可能存在缺陷的钢轨轨面进行打磨操作；打磨完毕后，通过螺杆运动向上收起打磨装置5；之后再通过移动车载工作平台101控制耦合剂涂抹装置4对打磨后的钢轨轨面进行耦合剂均匀涂抹作业；最后再控制检测装置3对缺陷部位进行检测。当检测结束之后，通过螺杆向上运动，使检测装置3远离钢轨，同时将结果反馈给车载工作平台101，若检测结果合格，则停止检测作业，若检测结果不合格，则重复以上操作，直至检测合格。
具体而言，包括以下步骤：
S1移动车载工作平台101至待检测部位，
S2纵向移动电机204和横向移动电机206同时启动以驱动第三移动平台移动至指定区域；
S3电机驱动第一螺杆进而带动检测装置3到达指定区域，检测装置3对钢轨轨面进行检测；若钢轨轨面没有缺陷，则移动车载工作平台101至下一个待检测部位；若钢轨轨面有缺陷，则进入S4；
S4电机驱动第三螺杆进而带动打磨装置5到达有缺陷区域，打磨装置5对有缺陷区域进行打磨操作；
S5电机驱动第二螺杆进而带动耦合剂涂抹装置4到有缺陷区域，耦合剂涂抹装置4对打磨后的钢轨轨面进行耦合剂均匀涂抹作业；
S6电机驱动第一螺杆进而带动检测装置3到达耦合剂均匀涂抹后的区域进行检测，若钢轨轨面没有缺陷，则移动车载工作平台101至下一个待检测部位；若钢轨轨面有缺陷，则进入S4。
通过工作人员驾驶钢轨检测小车，控制安装于检测小车两侧的超声检测装置对钢轨进行缺陷信号采集，再通过车载工作台对信号进行在线处理，实现钢轨缺陷的实时监测，从而采取维护措施，保证了高铁的运行安全。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超声波钢轨检测***，其特征在于，包括检测小车(1)、三维移动平台(2)和检测装置(3)，其中，
所述检测小车(1)包括车载工作平台(101)；所述三维移动平台(2)设置有两个，且分别对称布置在所述车载工作平台(101)的两个，任意一个所述三维移动平台(2)均包括第一移动平台、第二移动平台和第三移动平台，其中，
所述第一移动平台上设有纵向移动导轨(203)以及纵向移动电机(204)；所述第二移动平台设于所述纵向移动导轨(203)上方，且在所述纵向移动电机(204)的驱动下沿所述纵向移动导轨(203)移动；所述第二移动平台上设有横向移动导轨(205)和横向移动电机(206)，所述第三移动平台设于所述横向移动导轨(205)上且在所述横向移动电机(206)的驱动下沿所述横向移动导轨(205)移动；
所述第三移动平台上设置有与其垂直布置的螺杆(202)和驱动所述螺杆(202)上下移动的电机，所述螺杆(202)包括第一螺杆，所述第一螺杆的下端与所述检测装置(3)连接，以实现全方位对钢轨轨面进行检测。
2.根据权利要求1所述的检测***，其特征在于，所述检测***还包括耦合剂涂抹装置(4)，所述螺杆(202)还包括第二螺杆，所述第二螺杆的下端与所述耦合剂涂抹装置(4)连接，以实现全方位对钢轨轨面进行涂耦合剂。
3.根据权利要求1或2所述的检测***，其特征在于，所述检测***还包括打磨装置(5)，所述螺杆(202)还包括第三螺杆，所述第三螺杆的下端与所述打磨装置(5)连接，以实现全方位对钢轨轨面进行打磨。
4.根据权利要求1-3任一项所述的检测***，其特征在于，所述检测装置(3)包括探头架(301)、导轨轴(302)、探头夹具(304)和超声探头(305)，其中，所述探头架(301)一侧与所述第一螺杆固定连接，另一端通过所述导轨轴(302)与所述探头夹具(304)连接，所述探头夹具(304)与所述超声探头(305)固定连接，用于夹持所述超声探头(305)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的检测***，其特征在于，所述检测装置(3)还包括探头保护外壳(306)，所述探头保护外壳(306)设于所述超声探头(305)外侧。
6.根据权利要求1-5任一项所述的检测***，其特征在于，所述导轨轴(302)上还套设有弹簧(303)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的检测***，其特征在于，所述纵向移动导轨(203)与所述横向移动导轨(205)垂直布置。
8.根据权利要求1-7任一项所述的检测***，其特征在于，检测小车(1)还包括车载电源(102)。
9.根据权利要求1-8任一项所述的检测***，其特征在于，所述第一螺杆、第二螺杆和第三螺杆平行布置。
10.一种如权利要求1-9任一项所述检测***的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1移动车载工作平台(101)至待检测部位，
S2纵向移动电机(204)和横向移动电机(206)同时启动以驱动第三移动平台移动至指定区域；
S3电机驱动第一螺杆进而带动检测装置(3)到达指定区域，检测装置(3)对钢轨轨面进行检测；若钢轨轨面没有缺陷，则移动车载工作平台(101)至下一个待检测部位；若钢轨轨面有缺陷，则进入S4；
S4电机驱动第三螺杆进而带动打磨装置(5)到达有缺陷区域，打磨装置(5)对有缺陷区域进行打磨操作；
S5电机驱动第二螺杆进而带动耦合剂涂抹装置(4)到有缺陷区域，耦合剂涂抹装置(4)对打磨后的钢轨轨面进行耦合剂均匀涂抹作业；
S6电机驱动第一螺杆进而带动检测装置(3)到达耦合剂均匀涂抹后的区域进行检测，若钢轨轨面没有缺陷，则移动车载工作平台(101)至下一个待检测部位；若钢轨轨面有缺陷，则进入S4。
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