[发明专利]一种基于导波检测铁轨缺陷的系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于导波检测铁轨缺陷的方法，包括：绘制标准频散曲线和缺陷曲线，并保存到缺陷信息知识库；获取待测铁轨缺陷信号曲线，根据缺陷信息知识库确定待测铁轨的缺陷类型，并在缺陷信号曲线上标记缺陷位置坐标；根据缺陷位置坐标确定待测铁轨的缺陷位置。通过建立缺陷信息知识库，将铁轨的缺陷信号曲线代入缺陷信息知识库，即可识别铁轨的缺陷类型和缺陷位置，有利于将铁轨的缺陷检测标准化推广，同时本发明还公开了一种基于导波检测铁轨缺陷的系统，适用于铁轨实地检测，检测范围广。

技术领域

本发明涉及轨道检测技术领域，特别涉及一种基于导波检测铁轨缺陷的系统及方法。

背景技术

随着轨道交通的迅猛发展，定期对铁轨进行安全检测对于保障轨道交通的运营安全具有重要的作用。其中铁轨的缺陷检测存在众多的方法，如目视检测、机器视觉检测、涡流、超声波等。由于运营线路长，线路条件复杂，缺乏对于铁轨钢轨缺陷的有效检测，其中目视检查工作量大，需要大量有经验的工作人员，机器视觉检测只能检测铁轨表面的缺陷，对于图像的分析处理工作量巨大，需要开发相应的检测算法，对于涡流检测，只能实现对铁轨表面和近表面的缺陷进行检测，检测的结果容易受到材料的本身和其他因素的千扰。

超声检测是一种传统的无损检测技术，由超声检测演变出的电磁超声导波检测技术克服了常规超声检测技术需要逐点耦合的弊端，其具有单点激励长距离检测的独特优势，理想条件下其一次检测距离可达百米以上，检测效率得到极大提升，现已逐渐获得国内外无损检测研究人员的青睐，并成为一大研究热点。但现有铁轨道导波检测技术，对不同缺陷类型的识别困难，检测方法难以标准化。

发明内容

本发明提供了一种基于导波检测铁轨缺陷的方法，通过绘制标准频散曲线和缺陷曲线创建缺陷信息知识库，在检测时，获取待测铁轨的缺陷信号曲线代入信息知识库，即可快速识别缺陷类型和定位缺陷位置，方法科学有利于铁轨标准化检测的发展。本发明还有一个目的是提供了一种基于导波检测铁轨缺陷的系统，基于上述方法，可用于铁轨现场检测，结构简单，测量范围广。

本发明的技术方案为：

一种基于导波检测铁轨缺陷的方法，包括：

绘制标准频散曲线和缺陷曲线，并保存到缺陷信息知识库；

获取待测铁轨缺陷信号曲线，根据缺陷信息知识库确定待测铁轨的缺陷类型，并在缺陷信号曲线上标记缺陷位置坐标；

根据缺陷位置坐标确定待测铁轨的缺陷位置。

优选的是，绘制标准频散曲线包括如下步骤：

取一段完整铁轨，激励信号的中心频率分别为20kHz、40kHz、50kHz、60kHz、80kHz，接收铁轨端面的回波特性曲线；

选取信噪比最高的回波特性曲线对应的中心频率作为标准导波频率；

对铁轨的横截面做有限元离散得到多个离散单元，获取节点坐标和单元坐标；

通过刚度矩阵计算和质量矩阵计算得到标准导波在铁轨中传播的波动方程；

对波动方程求解，得到相速度和群速度；

根据相速度和群速度绘制标准频率导波下的频散特性曲线，作为标准频散曲线。

优选的是，缺陷曲线通过如下步骤得到：

取不同缺陷部位、不同缺陷类型的铁轨，利用有限元分析软件，绘制标准频率导波下的频散特性曲线，作为缺陷频散曲线；

将缺陷频散曲线与标准频散曲线相减，得到缺陷曲线。

优选的是，缺陷部位包括轨头缺陷、轨腰缺陷和轨底缺陷；

缺陷类型包括裂纹、腐坑、折叠、焊接缺陷。