專利名稱：用于檢測(cè)鐵軌缺陷,特別是鐵軌頂部缺陷的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過測(cè)量鐵軌車輛的軸箱加速度信號(hào)來檢測(cè)在鐵路軌道中的鐵軌缺陷、特別是鐵軌頂部缺陷的方法。
背景技術(shù)：
鐵軌缺陷、特別是鐵軌頂部缺陷，正如本文所涉及的，是局部的短的垂向幾何偏差，其可能會(huì)造成鐵路軌道的鐵軌與鐵軌車輛的滾動(dòng)車輪之間的撞擊。如凹痕、不同的磨損以及不同的塑性形變、非均質(zhì)的鐵軌材料以及不完善的鐵軌制造工藝可能會(huì)造成該問題。 除非修復(fù)鐵軌頂部的輕微缺陷，否則該凹陷將會(huì)變成中度缺陷，緊接著演變成嚴(yán)重缺陷。如果不采取補(bǔ)救措施，最終會(huì)發(fā)生鐵軌斷裂和緊固件、鐵軌墊、枕木和道碴的損壞。從鐵路運(yùn)行、安全以及有效性的觀點(diǎn)來看，鐵軌缺陷，特別是鐵軌頂部缺陷，應(yīng)該在盡可能旱的時(shí)間內(nèi)被檢測(cè)并消除，以防止它們進(jìn)一步演變成更為嚴(yán)重的鐵軌缺陷。最常見的鐵軌缺陷，特別是凹陷，是由人工檢查或者用超聲波技術(shù)來檢測(cè)。采用人工檢查的檢查員沿著所述鐵軌行走，找到所述鐵軌缺陷，或者可選擇地，檢查鐵軌的圖像或者視頻記錄。任何一種情況都需要人類的肉眼來執(zhí)行所述檢測(cè)。為了允許超聲波技術(shù)能夠可靠地被用來檢測(cè)裂隙，所述超聲波檢測(cè)技術(shù)僅適用于當(dāng)所述裂隙的深度大于大約7mm的情況。已經(jīng)提議使用渦流技術(shù)來檢測(cè)鐵軌頂部的缺陷，甚至也已經(jīng)提議使用聲學(xué)檢測(cè)， 然而，該最近的技術(shù)僅用來檢測(cè)嚴(yán)重的鐵軌頂部缺陷，該缺陷發(fā)出可檢測(cè)的撞擊噪聲。文獻(xiàn)“a measurement system for quick rail inspection and effective track maintermnce strategy (用于快速鐵軌檢測(cè)的測(cè)量系統(tǒng)和有效的軌道保養(yǎng)策略)”，由 M. Boccilione 等發(fā)表于 Mechanical Systems and Signal Processing(機(jī)械系統(tǒng)與信號(hào)處理)21 (2007)，第1M2-12M頁，推薦了用于測(cè)量鐵軌車輛的橫向和垂向軸箱加速度的設(shè)備，其可用于鐵路軌道中缺陷的檢測(cè)。正如從所述文獻(xiàn)所知道的那樣，測(cè)量的鐵軌車輛的垂向軸箱加速度可用于檢測(cè)嚴(yán)重的鐵軌頂部缺陷。測(cè)量的鐵軌頂部缺陷的軸箱加速度基本上是源于三個(gè)源的振動(dòng)1、軌道的垂向振動(dòng)，包括鐵軌、鐵軌墊、枕木和道碴等的那些垂向振動(dòng)；2、垂向變形以及車輪與缺陷處鐵軌的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；以及3、輪副的振動(dòng)，也包括軸承以及軸箱的那些振動(dòng)。上面提及的第2號(hào)振動(dòng)源，即垂向變形以及車輪與缺陷處鐵軌的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是所感興趣的信號(hào)。對(duì)于嚴(yán)重的鐵軌缺陷，特別是鐵軌頂部缺陷，所述振動(dòng)源1和2相對(duì)較強(qiáng)。然而，這些振動(dòng)源能夠根據(jù)他們不同的頻率特性被區(qū)分。對(duì)于不太嚴(yán)重的鐵軌缺陷，振動(dòng)信號(hào)會(huì)變得不強(qiáng)，而相比其他振動(dòng)源第3號(hào)振動(dòng)源變得相對(duì)更主要。兩方面都使信噪比惡化，使得難以檢測(cè)輕度的或者中度的鐵軌缺陷，特別是鐵軌頂部的缺陷。EP-A-I 593 572公開了一種用于識(shí)別沿軌道的一些位置的方法，在這些位置處， 鐵路車輛的車輪使車輛沿其運(yùn)行的鐵軌受縱向力，包括測(cè)量鐵軌車輛的車輪的加速度信號(hào)，其中，縱向加速信號(hào)和垂向加速信號(hào)相結(jié)合并且同時(shí)地被使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于檢測(cè)鐵路軌道中鐵軌缺陷、特別是鐵軌頂部缺陷的方法，通過上述方法，所述鐵軌缺陷的精確以及可靠的定位能夠被實(shí)現(xiàn)。為達(dá)到本發(fā)明的目的，并獲得此后會(huì)變得顯而易見的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的用于檢測(cè)鐵軌缺陷、特別是鐵軌頂部缺陷的方法，由一個(gè)或多個(gè)所附的權(quán)利要求來表征。根據(jù)本發(fā)明的用于檢測(cè)鐵路軌道中的鐵軌(頂部)缺陷的方法的特征在于，縱向軸箱加速度信號(hào)被用于從所述垂向軸箱加速度信號(hào)中除去涉及包括軸承以及軸箱的鐵軌車輛的輪副的振動(dòng)的信號(hào)部分。與相對(duì)垂向軸箱加速度信號(hào)相比較，縱向軸箱加速度信號(hào)是相對(duì)高強(qiáng)度的，此外， 該縱向信號(hào)是相對(duì)不受干擾的信號(hào)，具有較好的信噪比。所述縱向軸箱加速度信號(hào)和測(cè)量的垂向軸箱加速度信號(hào)相結(jié)合并且同時(shí)地被使用，從而從后者的信號(hào)中減去涉及所述輪副的振動(dòng)、也包括所述軸承和所述軸箱的那些振動(dòng)的信號(hào)部分。由于前面提到的不同頻率特性，涉及所述變形以及缺陷處車輪與鐵軌之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的感興趣的振動(dòng)信號(hào)能夠從所述軌道的垂向振動(dòng)中被分離出來。根據(jù)本發(fā)明，因此建議所述縱向軸箱加速度信號(hào)被使用，以便從所述垂向軸箱加速度信號(hào)中除去涉及包括所述軸承和軸箱的所述鐵軌車輛的輪副的振動(dòng)的信號(hào)部分。進(jìn)一步的，從上述內(nèi)容可以明白，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是軸箱加速度信號(hào)被過濾， 用于除去由包括鐵軌、鐵軌墊、緊固件、枕木以及道碴的軌道的振動(dòng)所貢獻(xiàn)的信號(hào)部分?？梢愿宄氖牵瑸榱四軌驁?zhí)行本發(fā)明的方法，需要用于測(cè)量所述鐵軌車輛的軸箱加速度的設(shè)備，包括本身是已知的并且配置在所述鐵軌車輛上的至少一個(gè)加速計(jì)。該加速計(jì)被安裝，用于至少檢測(cè)沿縱向即鐵路軌道方向的所述軸箱加速度。可以明白的是，所述加速計(jì)的實(shí)際的測(cè)量方向可能會(huì)相對(duì)精確的縱向方向偏離某些程度。適合用于此目的加速計(jì)的類型是Endevco model 7259B，Meggitt公司的輕型壓力加速計(jì)。


使用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一些測(cè)量結(jié)果分別在圖1以及圖2中示出。在這些圖中圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的垂向軸箱加速度信號(hào)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的縱向軸箱加速度信號(hào)；以及圖3提供了用于測(cè)量鐵軌車輛的軸箱加速度的設(shè)備系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式在兩個(gè)圖中，軸箱加速度信號(hào)都被用來表示在巡查(revenue)軌道中測(cè)量的鐵軌的不平整度。在兩個(gè)圖中，橫坐標(biāo)是沿著軌道的千米位置，縱坐標(biāo)是測(cè)量的加速度信號(hào)。對(duì)比圖1和圖2表明，所述縱向軸箱加速度信號(hào)比垂向軸箱加速度信號(hào)更加敏感。 例如，在縱向軸箱加速度信號(hào)中具有兩個(gè)清晰的峰值(如圖幻，然而，在體現(xiàn)所述垂向軸箱加速度信號(hào)中，它的較小的峰值很難被辨別(圖1)。
現(xiàn)在參見圖3，其示出了被測(cè)量并且被定位的鐵軌1的鐵軌缺陷，特別是鐵軌頂部缺陷的示意圖。這種缺陷用附圖標(biāo)記13表示。該缺陷13的測(cè)量是通過使用具有為鐵軌車輪2提供軸承的至少一個(gè)軸箱3的鐵軌車輛來執(zhí)行。所述軸箱3配備垂向加速計(jì)4以及縱向加速計(jì)5。該垂向加速計(jì)4提供垂向加速度信號(hào)，如圖形6所示，其可與圖1中示出的垂向加速度信號(hào)比較。該縱向加速計(jì)5提供縱向加速度信號(hào)，如圖形7所示，其可與圖2中示出的縱向加速度信號(hào)比較。所述加速度信號(hào)6，7在數(shù)據(jù)采集過程中通過數(shù)據(jù)記錄器8獲得。數(shù)據(jù)記錄器8同時(shí)通過使用轉(zhuǎn)速表9監(jiān)測(cè)所述鐵軌車輛的速度，其中，所述數(shù)據(jù)記錄器8也記錄由GPS系統(tǒng) 10獲取的位置數(shù)據(jù)。利用可選用的發(fā)送器11，將信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)12，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)12中，執(zhí)行數(shù)據(jù)處理以及診斷，從而分析所述鐵軌缺陷的性質(zhì)以及它們沿著所述鐵軌1的軌道所處的位置。
權(quán)利要求
1.一種用于通過測(cè)量鐵軌車輛的軸箱加速度信號(hào)檢測(cè)鐵路軌道中鐵軌缺陷，特別是鐵軌頂部缺陷的方法，其中，縱向軸箱加速度信號(hào)和垂向軸箱加速度信號(hào)相結(jié)合并且同時(shí)地被使用，作為檢測(cè)所述鐵軌缺陷、特別是鐵軌頂部缺陷的所在地的度量，其特征在于所述縱向軸箱加速度信號(hào)被用于從所述垂向軸箱加速度信號(hào)中除去涉及包括軸承和軸箱的鐵軌車輛的輪副的振動(dòng)的信號(hào)部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述軸箱加速度信號(hào)被過濾，用于除去由包括鐵軌、鐵軌墊、枕木和道碴的軌道的振動(dòng)所貢獻(xiàn)的信號(hào)部分。
全文摘要
用于檢測(cè)鐵軌缺陷，特別是鐵軌頂部缺陷的方法和設(shè)備。一種用于通過測(cè)量鐵軌車輛的軸箱加速度信號(hào)檢測(cè)在鐵路軌道中鐵軌的鐵軌缺陷，特別是鐵軌頂部缺陷的方法和設(shè)備，其中縱向軸箱加速度信號(hào)被用作檢測(cè)所述鐵軌缺陷，特別是鐵軌頂部缺陷的所在地的度量。所述方法還包括測(cè)量所述鐵軌車輛的垂向軸箱加速度信號(hào)，其中，縱向軸箱加速度信號(hào)和垂向軸箱加速度信號(hào)相結(jié)合并且同時(shí)被使用，更優(yōu)選的是，所述縱向軸箱加速度信號(hào)被使用，以便從所述垂向軸箱加速度信號(hào)中除去涉及包括軸承和軸箱(3)的鐵軌車輛的輪副的振動(dòng)的信號(hào)部分，并且所述軸箱加速度信號(hào)被過濾，用于除去由包括鐵軌(1)、鐵軌墊、緊固件、枕木和道碴的軌道的振動(dòng)所貢獻(xiàn)的信號(hào)部分。
文檔編號(hào)B61L23/04GK102548828SQ201080043566
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者M·莫羅多瓦, Z·李 申請(qǐng)人:代爾夫特工業(yè)大學(xué)