[实用新型]基于距离自适应的3D拼接可视化超声波钢轨探伤装置

说明书

本实用新型提供了基于距离自适应的3D拼接可视化超声波钢轨探伤装置。本实用新型采用超声波发射与接收探头阵列探测轮搭载于运行列车底部，在列车运行过程中实时探测钢轨伤损；测速器实时跟踪列车运行速度，通过距离自适应脉冲探测算法控制超声脉冲发射频率，采集到的沿铁路运行方向的固定距离横截面信息相关性强，便于3D拼接成像；处理系统分析超声回波，结合全球定位装置和成像定位算法，可以对伤损位置实现精确定位，可视化程度高。具体实现时，需在车轮部位安装超声探轮与测速器，在列车上安装定位装置与处理系统，并保持四者之间稳定通信即可。

技术领域

本实用新型涉及钢轨探伤技术领域，具体涉及基于距离自适应的3D拼接可视化超声波钢轨探伤装置。

背景技术

随着我国铁路向高速、重载方向发展，列车的运行安全越来越引起人们的重视。在这其中，钢轨又是列车车辆运行的基础，钢轨状态的好坏直接关系到铁路运输的安全，更关系到人民群众的生命财产安全。

轮轨之间存在着复杂的作用力，车轮对钢轨的作用力有垂直力、横向水平力和纵向水平力，使钢轨产生各种各样的应力，这些应力会导致钢轨产生压缩、伸长、弯曲、扭转等损伤，继而出现表面的或者内部的裂缝。因此，有必要对钢轨的健康度做一个检查。目前，国内外通用的主流检测技术主要是超声波检测与涡流检测，此外还有射线检测、磁粉检测等技术。采用的方法主要是手推车式检测与全自动轨道车检测相结合的方式。

然而，目前的人工手推车式检测法和大型轨道车检测方式，还存在一些难以解决的问题。手推车需要人工手工操作，效率低下；大型钢轨探伤车投资大，需要额外安排人员开行、调度。在检测时，目前的检测结果一般以超声波回波波形的方式展示，或者转化为人耳可听的声波频率。检测工人需要实时盯着屏幕上的超声波回波波形或者监听声音，可视化程度低，工作量大而繁杂。另一方面，在列车开动时，由于横向作用力与纵向作用力的结果，列车车轮会在两条钢轨之间左右滑动，列车速度也会无时无刻变化，因此接收到的回波波形还会因为列车车速的不稳定与车轮滑动产生更大偏差，进一步加大了检测员的人工监测难度。高强度的实时监测，波形的不确定性，使得检测结果的误差大大增加。因此，目前的超声波钢轨探伤检测技术，存在着检测结果不直观，波形不确定性强、偏差大，可视化程度低，对波形观测或监听的专业要求高等问题。这些问题，使得钢轨损伤的检测结果，不仅人力成本高而且误差较大。

因此，本实用新型提供一种可装载在运营列车上、在开行过程中对钢轨的损伤裂缝进行探测拼接成像的钢轨探伤装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供基于距离自适应的3D拼接可视化超声波钢轨探伤装置。

基于距离自适应的3D拼接可视化超声波钢轨探伤装置，其包括超声波发射与接收探头阵列探测轮、测速器、全球定位装置；超声波发射与接收探头阵列探测轮直接搭载于运行列车底部，在列车运行过程中实时探测钢轨伤损；利用测速器与全球定位装置实时跟踪列车运行速度，通过超声波发射阵列发射超声，再由接收探头阵列接收超声回波，处理系统分析超声回波得到钢轨检测结果，结合全球定位装置和现有成像定位算法，对检测结果进行3D拼接，能对伤损进行精确定位，并提升检测结果的可视化；所述处理系统将超声波发射与接收探头阵列、测速器、全球定位装置三者的数据进行处理，并控制超声波发射探头的发射脉冲频率。

进一步地，所述的超声波发射与接收阵列探测轮滚动于钢轨上，超声波发射与接收阵列探测轮内部包括超声波发射与接收探头阵列与超声耦合剂；超声波发射与接收探头阵列有多个超声波探头，为电‐声换能器；列车开动时，超声波发射与接收阵列探测轮在钢轨上滚动，但内部的超声波发射与接收阵列方向则保持不变。

进一步地，所述的测速器位于列车钢轮处，分为射线发射器与接收器；在列车运行时，测速器实时发送接收器的信号给处理系统，处理系统记录下每个接收器的时间点，经过距离自适应算法后反馈给超声波发射与接收探头阵列，实时控制其发射脉冲的频率，以保证列车速度变化时超声波接收探头接收到等距离间隔的钢轨横截面信号。