[发明专利]一种钢轨探伤装置的对中系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及检测技术，具体的讲是一种钢轨探伤装置的对中系统及方法。

背景技术

钢轨的功能在于引导车辆车轮前进，承受来自车轮的巨大压力。在役钢轨长时间承受车轮的反复碾压，不可避免地会存在疲劳伤损和缺陷。因此为了确保机车的安全运行，需要经常对在役钢轨进行探伤检测，及时发现存在钢轨中的伤损，以便采取补救措施，防范于未然。

超声波钢轨探伤车是根据钢轨伤损反射的超声回波来检测钢轨伤损的，使用超声波探头进行钢轨探伤时，必须使0度超声波探头对准钢轨截面的几何中心线。当超声波探头对准钢轨截面中心线时，如图1所示，如果钢轨没有伤损，超声波探头可以接收到比较强的轨底回波(底波)信号，如果钢轨有伤损超声波探头就会收到伤损回波信号，从而检测出钢轨的伤损；而当超声波探头偏离钢轨时，如图2所示，底波信号强度就会减弱甚至消失，因而就很难甚至不能检测出钢轨伤损。

由于线路的不平顺及轮对的蛇形运动，钢轨探伤车在线路上探伤行进时不可避免地要有横摆、摇头运动，如果将超声探头直接装在探伤车车体上，车体的这种横向运动使超声探头难以对准钢轨，而且车体的垂向运动也很大，超声探头也很难适应。

现有技术中，为减小车体的垂向和横向运动对超声探伤的影响，超声波探头一般都安装在探伤走行小车上，走行小车的横向和垂向运动较探伤车车体的运动要小的多。为使超声探头对准钢轨，低速探伤小车多采用可变轴距的机械涨轮结构。如图3所示，当给跟踪气缸301无杆端通以一定压力的压缩气体，气缸就把压力作用在涨轮对302上，从而使涨轮对的轮缘始终紧贴钢轨303的轨头内侧，这样涨轮对中心位置始终对准钢轨中心，而探轮架上的探轮中心和涨轮对中心是处于同一纵向面内，因此保证了探轮中心面和钢轨中心面重合，从而实现探头对中。

采用机械涨轮的方式对中，虽结构简单可靠，在探伤走行小车低速运行时能实现很好的对中要求，但是随着运行速度的提高，涨轮的横向运动速度随之提高，由于横向加速度是以速度的平方规律增大的，所以探头对中所需的横向对中作用力随着速度的提高会快速增大。当探伤车运行速度由40km/h提高到80km/h时，小车的横向运动速度是原来的2倍，而横向对中作用力则是原来的4倍，这种很大的横向力对于探伤小车的安全走行是非常不利的。

进一步，现有技术中，为实现高速运行条件下钢轨探伤，钢轨探伤装置安装在转向架下面，采用电磁传感器测量探轮与钢轨中心线的位置偏差，伺服机构控制探轮在钢轨上的横向位置。

电磁式传感器可能测量方式有电涡流传感器组和差动变压器两种方式，图4所示电涡流传感器组对中示意图，如图5所示差动变压器对中示意图。

采用图4的电涡流传感器组的横向对中传感器用两个电涡流传感器的输出信号偏差来反映横向相对偏差，当传感器组对钢轨中心时，两个电涡流探头的输出电压一致，电压偏差为0，传感器组偏离钢轨中心两个电涡流探头的输出信号就会有偏差，传感器偏离钢轨中心越多，则偏差输出电压就越大，这样两个电涡流传感器就构成了一个对中传感器。

当采用图5的差动变压器时，钢轨就成了做差动变压器的动铁芯，如在中间线圈上加上激励电压，当传感器对钢轨中心时，两个次边线圈的感应电压相同，当传感器偏离钢轨时两个次边线圈的感应电压就会有差异，将两个次边感应电压信号进行处理就可以得到一个反映相对偏差的输出信号。

现有技术中，采用电磁传感器测量位置偏差，伺服机构控制探轮位置实现对中的方式，由于在役钢轨线路铺设在野外，日晒雨淋，不可以避免地会产生锈蚀，电磁传感器由于具有强磁性，因此会把铁锈吸引上来并粘在传感器上，经过一段时间，电磁传感器上就会沾满铁锈，造成电磁传感器失效，从而导致对中系统失效。

发明内容

为准确，快速地测量超声波探轮与钢轨中心线之间的位置偏差，并且尽量少地受外界环境的干扰，本发明实施例提供了一种钢轨探伤装置的对中系统，钢轨探伤装置包括超声波探轮，系统包括：

传感器，用于采集钢轨的轮廓数据；

控制模块，用于根据所述轨廓数据确定所述超声波探轮与钢轨中心线的偏差；

伺服驱动器，用于根据所述偏差调整所述超声波探轮实现对中。

同时，本发明还提供了一种钢轨探伤装置的对中方法，所述钢轨探伤装置包括超声波探轮，所述的方法包括：

采集钢轨的轨廓数据；

根据所述轨廓数据确定所述超声波探轮与钢轨中心线的偏差；

根据所述偏差调整所述超声波探轮实现对中。