[发明专利]高铁钢轨伤损检测实验平台及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及高铁钢轨伤损检测实验平台及检测方法，属于铁路安全监测与防护技术领域。

背景技术

由于列车和钢轨的长期相互作用，自然环境和钢轨本身质量原因都会造成钢轨的伤损。我国根据钢轨的伤损种类，伤损位置及伤损原因进行分类，共分为9类32种伤损。目前轨道伤损检测的主要有两种：手推式探伤仪和大型轨道检测车，前者是目前国内轨道检测的主要手段，这种方式的主要问题是效率低下，一台这样的探伤设备至少需要4人，检测的速度仅有2-3km/h。其次，在探伤检测中，检测的结果很容易受环境和个人主观因素的影响，很容易造成错判和漏判现象。大型轨道检测车是目前最先进的轨道检测方式，相对人工检测方式，检测速度和可靠性有很大的提高。它的检测速度一般能够达到40Km/h，最高甚至可以达到80Km/h。随着技术发展，国外已经有了一些高速的检测设备，如法国的MGV检测列车能够以300Km/h的速度对轨道进行检测，其次还有日本的East-i和德国的OMWE等。尽管这些高速轨检车提高了轨道检测的效率，但是这些车一般是每隔几个月才对线路检测一次，不能对轨道进行实时的监控，如何提高高速铁路钢轨伤损检测效率成了一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明目的是为了解决手推式探伤仪的检测结果很容易受环境和个人主观因素的影响，很容易造成错判和漏判，而高速轨检车不能对轨道实时监控的问题，提供了一种高铁钢轨伤损检测实验平台及检测方法。

本发明所述高铁钢轨伤损检测实验平台，它包括加压装置、丝杆、模拟车轮、模拟高铁钢轨、传送带、主动轮、电机、振动加速度传感器、wifi无线发射模块、wifi无线接收模块和上位机，

模拟高铁钢轨为圆盘状的轮子结构，模拟高铁钢轨与主动轮之间通过传送带实现传动连接，主动轮由电机带动旋转，模拟车轮和模拟高铁钢轨之间滚动接触，

加压装置通过丝杆给模拟车轮加压；

模拟高铁钢轨的盘面上设置有振动加速度传感器，振动加速度传感器用于检测模拟高铁钢轨的表面伤损信号，所述表面伤损信号和裂纹伤损信号通过wifi无线发射模块发送出去；由wifi无线接收模块接收后输出给上位机。

上述方案还可以进一步包括变频器，变频器的转速控制信号输出端与电机的转速控制信号输入端相连。

上述方案还可以进一步包括压力传感器，压力传感器用于检测加压装置施加给模拟车轮的压力信号，压力传感器的压力信号输出端与wifi无线发射模块的压力信号输入端相连。

上述方案还可以进一步包括编码器测速模块，编码器测速模块用于测量电机的转速，编码器测速模块的电机转速信号输出端与wifi无线发射模块的电机转速信号输入端相连。

基于所述高铁钢轨伤损检测实验平台的检测方法包括以下步骤：

步骤一、利用加压装置加压来模拟不同车重，通过调整电机的转速来模拟不同车速，在模拟高铁钢轨上不同位置制造表面伤损，通过振动加速度传感器采集模拟高铁钢轨的表面伤损信号，并提取其时域特征参数和时频域特征参数，通过支持向量机来建立伤损识别库；

步骤二、在模拟高铁钢轨上沿圆周方向设置多个振动加速度传感器，对每个振动加速度传感器采集的表面伤损信号进行处理，提取其时域特征参数和时频域特征参数；

步骤三、对照步骤一的伤损识别库，判断步骤二获取的每个振动加速度传感器所在位置是否存在表面伤损。

本发明的优点：

1）在符合赫兹接触定理的情况下模拟了列车车轮和钢轨的接触状态，并且实现了轮轨间200Km/h的线速度，可以得出高速下的钢轨伤损信号，传感器的安装位置、轮轨间施加的压力、轮轨间的线速度都可以调整，可以得到不同模拟车速、车重、不同测量位置处的钢轨伤损信号。

2）在模拟钢轨上可以安装振动加速度传感器对不同的表面伤损进行检测，振动加速度传感器主要用于检测钢轨的表面伤损。

3）实验中的振动数据采用了无线传输，由于数据量较大，采用了高速的基于wifi的传输方案，实验中稳定的传输速度能达到5MB/s，能够满足数据的实时传输需求，在传输实时性要求不高时，选择传输波形数据，传输实时性要求高时，选择传输波形特征参数数据。

4）在电脑上位机软件中集成了振动信号的处理程序、测速调速程序和压力显示程序，集成度的提高，简化了设备的使用，自动化程度也得到提高。

附图说明

图1是本发明所述高铁钢轨伤损检测实验平台的结构示意图；

图2是本发明所述高铁钢轨伤损检测实验平台的电气控制原理图；