[发明专利]一种钢轨应力检测方法及系统

说明书

本申请提供一种钢轨应力检测方法，通过接收探头获取超声波信号，分别提取到横向信号和纵向信号的传递时间；其中，所述超声波信号为由发射探头同时向被检测钢轨段的横向和纵向发射的预设频率超声波；再使用传递时间，计算横向信号和纵向信号的超声波速度差；最后根据超声波速度差计算被检测钢轨段的纵向应力。所述方法通过对被检测钢轨的横向和纵向进行超声波传递速度检测，消除检测过程中的材质、疲劳的影响，从而检测出钢轨的应力，提高应力检测结果的正确率。

技术领域

本申请涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种钢轨应力检测方法及系统。

背景技术

普通铁路主要干线和高铁线路均大量采用超长无缝线路的新型轨道结构，无缝长制钢轨所承受的温度应力相对有缝钢轨大得多，当温度应力超过钢轨的承受限度时，就会在扣件阻力小或路基条件差的区域释放能量，当压应力过大时，会发生胀轨、跑道；拉应力过大时，会发生断轨，直接影响轨道交通的运行安全。为了确保铁路安全运营，需要对钢轨温度应力进行检测，以预防胀轨、断轨的故障发生。

得益于超声波方向性好、穿透能力强的特点，可以使用超声波对轨道实施无损检测。根据声弹性原理，传播于弹性体中的超声波声速，依存于传播路径的应力状态发生微小变化。因此，可以通过测量超声波在钢轨中的传播速度，对钢轨中的应力情况进行检测。实际检测过程中，可以在设定长度的钢轨两端分别设置超声波发射装置和接收装置。开始检测时，可以测量接收到超声波信号的时间，并结合设定长度，计算超声波速度。由于波速与应力呈线性关系，因此可以测量出轨道上的应力情况。

但超声波传播速度与钢轨的温度和材质相关，不同材质，不同批次的钢轨，超声波传播速度都有微小差异。不同温度下，相同材质的钢轨，超声波传播速度也有相应的变化。可见，现有的检测方法如果在无缝线路长钢轨中，存在两种以上不同批次，不同材质的钢轨，就会把材质的影响当作应力影响，使检测的结果出现错误。同样，若两次测量存在温度差，也会导致检测的结果出现错误。

发明内容

本申请提供了一种钢轨应力检测方法及系统，以解决传统检测方法检测结果容易出现错误的问题。

一方面，本申请提供一种钢轨应力检测方法，包括：

通过接收探头获取超声波信号；所述超声波信号为由发射探头同时向被检测钢轨段的横向和纵向发射预设频率超声波；所述超声波信号包括横向信号和纵向信号；

分别提取到所述横向信号和纵向信号的传递时间；

使用所述传递时间，计算所述横向信号和纵向信号的超声波速度差；

根据所述超声波速度差计算被检测钢轨段的纵向应力。

可选的，分别提取到所述横向信号和纵向信号的传递时间的步骤，包括：

通过两个接收探头获取横向信号，以及通过两个接收探头获取纵向信号；两个接收探头分别设置在与所述发射探头距离不同的位置上；

分别提取各接收探头获取横向信号和纵向信号的时间，以获得横向信号和纵向信号对应的声时差。

可选的，使用所述传递时间，计算所述横向信号和纵向信号的超声波速度差的步骤，包括：

根据所述声时差，分别计算横向信号和纵向信号的传播速度；

通过计算所述横向信号和纵向信号传播速度的差值，获得所述超声波速度差。

可选的，分别提取到所述横向信号和纵向信号的传递时间的步骤，包括：

获取发射探头的信号发射时刻以及接收探头的信号接收时刻；所述信号接收时刻包括横向接收时刻和纵向接收时刻；

分别计算所述横向信号和纵向信号的传递时间；所述横向信号的传递时间为横向接收时刻与信号发射时刻的差值；所述纵向信号的传递时间为纵向接收时刻与信号发射时刻的差值。