[实用新型]一种波浪磨耗检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及钢轨波浪磨耗检测技术，特别涉及一种波浪磨耗检测装置。

背景技术

钢轨波浪磨耗是钢轨顶面沿纵向分布的周期性类似波浪形状的不平顺现象，钢轨波浪磨耗的波长一般在100mm～3m之间，从现场调查来看，波磨的波长大多数在200mm至700mm。

钢轨波浪磨耗是钢轨使用过程中普遍存在的病害之一，各国都非常重视检测设备的开发，波磨的检测方法概括起来有两种：短弦弦测法和惯性基准法；信号的获得有加速度的办法、光学的办法，也有采用电涡流传感器的办法；数据的处理也分时间域、空间域、频率域等多种不同的处理方法。如澳大利亚Pacific Realtime公司采用惯性法原理，对轴箱加速度进行两次积分，按三种波长段输出波浪磨耗的RMS值；意大利MerMec公司采用短弦弦测法原理，通过激光摄像技术获得位移，按三种波长段输出波浪磨耗的RMS值；荷兰利用轴箱振动加速度信号作为原始传感器信号，从轮轨相互作用的角度出发，采用特定的测量轮对，以不同的运行速度作了大量的重复性试验，根据能量不变原理，用最小二乘法选择最佳参数，模拟出轨道不平顺与轴箱加速度之间的传递函数，根据能量在不同速度时保持不变的原理消除速度影响，得出钢轨顶面短波不平顺值。美国Ensco公司采用短弦支距的弦测法测量钢轨顶面波浪磨耗，所用传感器是高频反射式电涡流位移传感器，具体做法是将4个电涡流传感器以50mm的等间距纵向排列安装在钢轨顶面以上10mm的位置，采用伺服控制其测量位置在轨顶面中心线上，以该4点的垂直位移测值推算出第5点的测值，分别求出弦长100mm的等弦正失值、弦长150mm的不等弦正失值和弦长200mm的等弦正失值。

中国铁道科学研究院基础设施检测研究所经过多年研究开发，研制了BM-1、BM-2型波浪磨耗检测设备，代表了我国不同时期的轨道检测技术发展水平，截至目前全路共安装配备波浪磨耗检测设备十辆车。BM-1型波浪磨耗检测设备采用安装在车辆轴箱上的加速度计二次积分方法获得位移，指导现场钢轨打磨。

在列车运行过程中，钢轨波浪磨耗是产生噪音和引起轮轨相互作用力变化的主要原因之一，尤其国内目前发展迅速的城市轨道交通网络中，波浪磨耗现象出现更为普遍，严重影响了列车运行舒适度。目前工务段没有检测钢轨波磨的专门仪器，只能靠技术人员观察识别，当典型的波磨波形出来后，用平直尺或塞尺进行测量复核。现场对波磨的处理方式主要是打磨，但由于波磨被发现时已经较严重，需要多次打磨，打磨成本很高，有时打磨不到位，并没有把波磨完全消除，在以后的运行中，波磨会很快发展，最终只能换轨。因此研究钢轨波浪磨耗动态检测系统是非常必要的，能够提高检测效率，给维修部门在经济合理地制定钢轨打磨计划方面提供科学依据。

现有的波浪磨耗检测系统结一般主要由左右轴箱加速度计、光电编码器、模拟信号预处理装置、信号采集计算机、交换机、波形显示编辑计算机、交换机、打印机等组成。基本工作原理为：使用安装在轴箱位置处的加速度计测量车轮相对钢轨的位移变化量；使用编码器测量列车行走的距离，系统按照等距离进行数据采集。模拟信号预处理系统将信号放大和模拟滤波处理后再经过信号转接及监视单元输入到信号采集处理计算机。该计算机对输入模拟信号进行A/D模数转换、采集、存储、数字滤波、修正以及补偿处理，然后经过综合运算，合成得到所需钢轨波浪磨耗不平顺，并在其波形显示器上实时显示不平顺波形图。

采集处理计算机还能够通过网络传输给其它应用计算机，由该采集处理计算机将轨道几何参数及超限数据存放到数据库中，显示轨道几何波形，或显示超限数据并可对超限数据进行编辑。最后，可由网络打印机打印出轨道几何参数的超限数据报表或波形图。

现有的波浪磨耗检测系统一般采用加速度计二次积分原理获得位移值，传感器安装在轴箱上，轴箱直接与车辆轮对相连，轨道不平顺的振动通过轮对直接传递到轴箱上，所以轴箱在列车运行时振动极为剧烈，无缓冲，传感器极易损坏。并且现有的波浪磨耗检测系统结构复杂，主要表现在：

1.传感器安装位置为列车轴箱处，振动频率高，传感器易损坏，不利于持续检测。

2.只采用加速度计测量低速时加速度计信号比较微弱，信噪比低，并且要做积分运算，低频信号容易引起饱和。

3.合成数据结果运算在windows操作系统上进行，运算需等待系统分配内核资源，数据无法实时处理显示，在列车高速运行时造成数据丢失。

4.加速度计精度低，测量精度较大，无法有效检测幅值较小的不平顺值。

5.系统车上设备较多，三台工控机及打印机，设备体积大，占用空间大。