一种全自动无线钢轨检测车

1.本发明涉及一种钢轨无损检测装置，尤其是一种全自动无线钢轨检测车，属于无损漏磁检测技术领域。


背景技术：

2.公知的，随着我国的发展，城市化进程不断加快，交通拥挤限制了城市的发展速度，因此快捷和大运量的城市轨道越来越受大家的关注。随着城市轨道交通的出现，出现了地铁、轻轨、有轨电车、铁路等交通系统，大大的方便了人们的出行和大批量货物的运输。但随着长期的使用，钢轨会出现一定程度的损伤，定时的检测和及时的发现问题，会大大的降低因钢轨缺陷问题而带来的事故。近年无损漏磁检测技术不断成熟，越来越多的漏磁检测器出现在市场上，通过无损漏磁检测技术将铁磁性材料进行检测，并对损伤情况做出及时的判断。
3.目前，现有的检测装置，例如cn210572108u一种基于漏磁探伤的手推式钢轨无损检测装置，包括呈长条状且纵截面为u型的条形磁铁，该条形磁铁倒立设置，条形磁铁的两侧外壁均通过连接轴与车轮转动连接，条形磁铁在车轮和连接轴的支撑下悬浮于钢轨的顶端外侧，条形磁铁的内壁上间隔设置有三路传感器阵列电路板，三路所述传感器阵列电路板分别位于钢轨的顶部及左、右两侧，所述传感器阵列电路板包括用于与计算机相连的数据采集卡接口和用于对钢轨进行无损检测的多列传感器阵列，多列传感器阵列与数据采集卡接口的输入端相连。需要将检测设备带至现场，工作人员带动设备前行，当钢轨过长、工作量较大或者钢轨大小变化时，工作人员需要大量的精力放在工作上，对钢轨进行仔细的检测，并标记缺陷位置，这样耗费人力较大，工作效率交较低，检测精准性难以保证。


技术实现要素：

4.为了克服相关技术的上述不足，本发明提供一种全自动无线钢轨检测车，该检测车能够实现远程、自动化检测，操作方便，人力物力降低，检测精度更高，检测结果可视化程度更高，适用于各种规格的钢轨无损检测。
5.本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
6.一种全自动无线钢轨检测车，包括滑动设置在钢轨外部的检测车体，所述检测车体包括检测车厢和设置在检测车厢底部的自动行走单元，所述自动行走单元用于驱动检测车厢沿钢轨自动行驶；
7.所述检测车厢包裹在钢轨的轨头顶部及轨腰侧部，所述检测车厢上沿行进方向依次设置有磁化单元、检测单元、信号处理单元及信号发送单元；
8.所述磁化单元和检测单元均设置在检测车厢内部且对称布置在钢轨两侧，分别用于使钢轨磁化至磁饱和状态及对磁化过的钢轨区域进行检测；
9.所述信号处理单元，用于将检测单元检测的数据进行采集并将处理得出缺陷类型，同时进行缺陷位置标记；
10.所述信号发送单元用于将信号处理单元处理过的信号转换为电信号并无线发送至显示处理单元；所述显示处理单元远程设置在操作者所在位置。
11.可选的，所述自动行走单元包括设置在检测车厢底部的从动轮组件以及设置在检测车厢尾端的驱动轮组件；
12.所述从动轮组件包括对称安装在检测车厢两侧下方的多对车轮，所述驱动轮组件包括设置在检测车厢内部的驱动结构以及对称设置在检测车厢尾部的里程轮，所述里程轮滑动设置于钢轨的轨头上表面，所述驱动结构与里程轮传动连接。
13.可选的，所述磁化单元包括钢刷、磁铁、第一弹簧、第一锯齿条和第一旋钮，钢刷连接在磁铁的前端且朝向钢轨的侧表面，磁铁的后端通过第一弹簧连接在第一锯齿条上，第一旋钮设置在检测车厢的外部，同时第一旋钮同轴固定连接的第一齿轮设置在检测车厢内部并与第一锯齿条啮合连接。
14.可选的，所述检测单元包括检测探头、第二弹簧、第二锯齿条和第二旋钮，检测探头的前端朝向钢轨的侧表面，检测探头的后端通过第二弹簧连接在第二锯齿条上，第二旋钮设置在检测车厢的外部，同时第二旋钮同轴固定连接的第二齿轮设置在检测车厢内部并与第二锯齿条啮合连接。
15.可选的，所述检测探头主要由呈环型布置的霍尔元件组成，每个霍尔元件均垂直于钢轨的检测表面。
16.可选的，所述磁化单元包括两个相对布置并同时与第一齿轮相啮合的第一上锯齿条和第一下锯齿条，第一上锯齿条的前端通过上磁铁连接上钢刷且朝向轨头侧面，第一下锯齿条的前端通过下磁铁连接下钢刷且朝向轨腰侧面；
17.和或，所述检测单元包括两个相对布置并同时与第二齿轮相啮合的第二上锯齿条和第二下锯齿条，第二上锯齿条的前端连接上检测探头且朝向轨头侧面，第二下锯齿条的前端连接下检测探头且朝向轨腰侧面。
18.可选的，所述信号处理单元包括相关联的数据采集器和信号处理器，所述数据采集器连接检测探头。
19.可选的，所述信号发送单元包括相关联的信号变换器和发送器，所述信号变送器与所述信号处理器相连，所述发送器与显示处理单元无线连接。
20.可选的，所述显示处理单元包括液晶显示屏，用于显示测量信息，所述测量信息包括缺陷类型及缺陷位置。
21.相比相关技术，本发明的一种全自动无线钢轨检测车，将可实现无损漏磁检测的磁化单元和检测单元集成在检测车厢内，并利用具备的自动行走单元实现沿钢轨的自动化检测过程，同时检测数据经信号处理单元处理后由信号发送单元无线发送至显示处理模块，最终实现了远程实时的缺陷检测及显示，具备操作方便，人力物力降低，检测精度更高，检测结果可视化程度更高等优点。
附图说明
22.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
23.图1是本发明一个实施例全自动无线钢轨检测车的结构示意图。
24.图2是本发明一个实施例中检测车体在磁化单元部位的侧视图。
25.图3是本发明一个实施例中检测车体在检测单元部位的侧视图。
26.图4是本发明一个实施例中检测车体在信号处理单元部位的侧视图。
27.图5是本发明一个实施例中检测车体在信号处理单元的侧视图。
28.图6是本发明一个实施例中自动行走单元的侧视图。
29.图7是本发明一个实施例中钢轨的侧视图。
30.图中附图标记说明：10-检测车体；11-检测车厢；12-自动行走单元；121-从动轮组件；1211-车轮；122-驱动轮组件；1221-驱动结构；1222-里程轮；13-磁化单元；131-钢刷；132-磁铁；133-第一弹簧；134-第一锯齿条；135-第一旋钮；1351-第一齿轮；14-检测单元；141-检测探头；142-第二弹簧；143-第二锯齿条；144-第二旋钮；1441-第二齿轮；15-信号处理单元；151-数据采集器；152-信号处理器；16-信号发送单元；161-信号变换器；162-发送器；17-显示处理单元；171-液晶显示屏；20-钢轨；21-轨头；22-轨腰；23-轨底。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
32.图1至图7示出了本发明一个较佳的实施例的结构示意图，图中的一种全自动无线钢轨检测车，包括滑动设置在钢轨20外部的检测车体10，所述检测车体10包括检测车厢11和设置在检测车厢11底部的自动行走单元12，所述自动行走单元12用于驱动检测车厢11沿钢轨20自动行驶；
33.所述检测车厢11包裹在钢轨20的轨头21顶部及轨腰22侧部，整体位于轨底23之上。所述检测车厢11上沿行进方向依次设置有磁化单元13、检测单元14、信号处理单元15及信号发送单元16；
34.所述磁化单元13和检测单元14均设置在检测车厢11内部且对称布置在钢轨20两侧，分别用于使钢轨磁化至磁饱和状态及对磁化过的钢轨区域进行检测；
35.所述信号处理单元15，用于将检测单元14检测的数据进行采集并将处理得出缺陷类型，同时进行缺陷位置标记；
36.所述信号发送单元16用于将信号处理单元15处理过的信号转换为电信号并无线发送至显示处理单元17；所述显示处理单元17远程设置在操作者所在位置。
37.本发明实施例的全自动无线钢轨检测车，主要是根据无损漏磁此检测技术，用无损漏磁检测钢轨20，通过无线设备，工作人员只需在检测车工作前，仅需将其安装在钢轨20上，就可对不同宽度和不同长度的钢轨20进行检测，大大的减少了工作人员的工作量，当有缺陷出现时，会发送缺陷到显示处理单元17，存储缺陷并记下缺陷位置，整个检测结束，带上显示处理单元17便可下一步的维修工作。
38.作为本发明实施例的进一步可选实施方式，所述自动行走单元12包括设置在检测车厢11底部的从动轮组件121以及设置在检测车厢11尾端的驱动轮组件122；
39.所述从动轮组件121包括对称安装在检测车厢11两侧下方的多对车轮1211，所述驱动轮组件122包括设置在检测车厢11内部的驱动结构1221以及对称设置在检测车厢11尾
部的里程轮1222，所述里程轮1222滑动设置于钢轨20的轨头21上表面，所述驱动结构1221与里程轮1222传动连接。其中的里程轮1222选用于现有技术，其原理主要是根据轮子的单圈周长和转动的圈数进行定位的，由于所应的检测装置车速不会较快，当出现缺陷时，根据轮子的转动圈数，即可进行缺陷定位。
40.具体实施中，检测车厢11的前后装有四个车轮1211，整个检测车厢11可保护内部的核心单元，所述核心单元包括磁化单元13、检测单元14、信号处理单元15、信号发送单元16及驱动结构1221，避免长期检测使用的过程中导致整体的损害，保证每个单元的正常运行。
41.上述驱动结构1221可以通过电池供能驱动电机转动，使里程轮1222旋转，精确给出缺陷位置，同时带动车轮1211前进；实验将检测车放在钢轨20上，通过第一旋钮135将钢刷紧贴钢轨20表面，将第二旋钮144转动，选取合适的提离值，将里程轮1222固定到钢轨20的轨头21上。
42.里程轮1222的安装就是能够精准的提供损伤位置，该里程轮1222处可以进一步安装可调节旋钮，使检测设备使用起来更加方便。
43.作为本发明实施例的进一步可选实施方式，所述磁化单元13包括钢刷131、磁铁132、第一弹簧133、第一锯齿条134和第一旋钮135，钢刷131连接在磁铁132的前端且朝向钢轨20的侧表面，磁铁132的后端通过第一弹簧133连接在第一锯齿条134上，第一旋钮135设置在检测车厢11的外部，同时第一旋钮135同轴固定连接的第一齿轮1351设置在检测车厢11内部并与第一锯齿条134啮合连接。
44.当检测车固定在钢轨20时，磁化单元13通过第一旋钮135调节第一锯齿条134，让钢刷131与钢轨20充分均匀的紧密贴合，使钢轨20磁化至磁饱和状态更加均匀。
45.作为本发明实施例的进一步可选实施方式，所述检测单元14包括检测探头141、第二弹簧142、第二锯齿条143和第二旋钮144，检测探头141的前端朝向钢轨20的侧表面，检测探头141的后端通过第二弹簧142连接在第二锯齿条143上，第二旋钮144设置在检测车厢11的外部，同时第二旋钮144同轴固定连接的第二齿轮1441设置在检测车厢11内部并与第二锯齿条143啮合连接。进一步的具体设置是，所述检测探头141主要由呈环型布置的霍尔元件组成，每个霍尔元件均垂直于钢轨的检测表面。基于霍尔元件的感应中心对于空间磁场的感应效果与磁场的变化梯度是密切相关的，当霍尔元件离钢轨缺陷处产生的局部异常磁场区域较远时，由于磁场变化的梯度减小，元件的效果随之减弱，所以采用具有多个呈环形布置霍尔元件的检测探头141，能够防止检测死角的出现，使检测结果更加准确。
46.利用检测单元14对磁化过的钢轨区域进行检测时，通过调节第二旋钮144使检测探头141对准检测钢轨区域，第二旋钮144的调节可选取合适的提离值，使检测的更加准确，检测的磁力线更加清晰；因此检测单元14设置的第二旋钮144主要是调节合适的提离值，使检测探头141检测到的磁力线分布更加清晰，方便工作人员的进一步操作。
47.作为本发明实施例的进一步可选实施方式，所述磁化单元13包括两个相对布置并同时与第一齿轮1351相啮合的第一上锯齿条和第一下锯齿条，第一上锯齿条的前端通过上磁铁132连接上钢刷且朝向轨头21侧面，第一下锯齿条的前端通过下磁铁132连接下钢刷且朝向轨腰22侧面；
48.和或，所述检测单元14包括两个相对布置并同时与第二齿轮1441相啮合的第二上
锯齿条和第二下锯齿条，第二上锯齿条的前端连接上检测探头141且朝向轨头21侧面，第二下锯齿条的前端连接下检测探头141且朝向轨腰22侧面。
49.成对设置的锯齿条结构，提高了基于齿轮传动的旋钮操作可靠性和有效性，同时对称布置的钢刷131、磁铁132及检测探头141，增大了与钢轨20的作业面积，能够进一步优化检测效率和质量。
50.作为本发明实施例的进一步可选实施方式，所述信号处理单元15包括相关联的数据采集器151和信号处理器152，所述数据采集器151连接检测探头141。
51.通过信号处理单元15，将检测单元14检测的数据由数据采集器151进行采集，再将采集的数据发送至信号处理器152，信号处理器152将数据处理得出缺陷类型，并进行缺陷位置标记。
52.检测车的信号处理单元15，主要通过建立了缺陷三维模型，对比分析了缺陷漏磁场产生的径向和轴向磁通密度变化，从而判断出钢轨20的缺陷类型。因此，为了验证检测车的检测准确度，通过缺陷模拟，可以将实验检测钢轨20设定已知缺陷进行模拟后，得出已知缺陷的轴向和径向图，并存储在信号处理单元15，在实时检测时进行缺陷类型的识别。
53.这样检测车进行缺陷模拟时，钢轨20通过磁化单元13和检测单元14后，将检测信号发送至信号处理单元15，通过缺陷的轴向和径向曲线，可以将缺陷类型分析结果储存在信号处理单元15内。
54.作为本发明实施例的进一步可选实施方式，所述信号发送单元16包括相关联的信号变换器161和发送器162，所述信号变送器与所述信号处理器152相连，所述发送器162与显示处理单元17无线连接。
55.信号变换器161主要是将信号处理单元15处理过的信号转换为电信号，再通过发送器162将电信号发送至液晶显示屏171。
56.作为本发明实施例的进一步可选实施方式，所述显示处理单元17包括液晶显示屏171，用于显示测量信息，所述测量信息包括缺陷类型及缺陷位置。
57.液晶显示屏171是更为方便的让工作人员做出判断，判断钢轨20的损伤情况以及损伤的部位。当检测车的液晶显示器上显示缺陷形状轴向曲线和缺陷形状径向曲线时，信号处理单元15根据存储器内的数据，判断检测缺陷类型。
58.里程轮1222的作用能够精确的给出损伤位置，驱动结构1221由电机的驱动，里程轮1222已固定至钢轨20的轨头21表面，里程轮1222随检测车前进转动，从而出现缺陷时，液晶显示屏171精确显示缺陷位置。
59.信号发送单元16发送过来的信号，通过液晶显示屏171显示是否存在缺陷，当有缺陷时，显示缺陷类型和缺陷位置，工作人员进行缺陷处理。由于钢轨20可能出现多个多种缺陷，液晶显示屏171将多个缺陷存储，检测车将整个钢轨20检测完时，工作人员拿着液晶显示屏171去有缺陷的地方，工作人员对被检测的钢轨20是否出现损伤做出判断，并进行处理。
60.随着轨道交通的发展，本实施例的检测车方便对钢轨20的定时检测，对与不同大小，不同长度的钢轨20，工作人员只需要通过远程控制检测车，就能够得到钢轨20的检测数据，并显示出钢轨20的缺陷类型。当钢轨20过宽、过长或者只需检测钢轨20的局部位置时，更加方便操作，检测精度更高，降低了更过的人力物力。
61.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种全自动无线钢轨检测车，包括滑动设置在钢轨外部的检测车体，其特征是：所述检测车体包括检测车厢和设置在检测车厢底部的自动行走单元，所述自动行走单元用于驱动检测车厢沿钢轨自动行驶；所述检测车厢包裹在钢轨的轨头顶部及轨腰侧部，所述检测车厢上沿行进方向依次设置有磁化单元、检测单元、信号处理单元及信号发送单元；所述磁化单元和检测单元均设置在检测车厢内部且对称布置在钢轨两侧，分别用于使钢轨磁化至磁饱和状态及对磁化过的钢轨区域进行检测；所述信号处理单元，用于将检测单元检测的数据进行采集并将处理得出缺陷类型，同时进行缺陷位置标记；所述信号发送单元用于将信号处理单元处理过的信号转换为电信号并无线发送至显示处理单元；所述显示处理单元远程设置在操作者所在位置。2.根据权利要求1所述的一种全自动无线钢轨检测车，其特征是：所述自动行走单元包括设置在检测车厢底部的从动轮组件以及设置在检测车厢尾端的驱动轮组件；所述从动轮组件包括对称安装在检测车厢两侧下方的多对车轮，所述驱动轮组件包括设置在检测车厢内部的驱动结构以及设置在检测车厢尾部的里程轮，所述里程轮滑动设置于钢轨的轨头上表面，所述驱动结构与里程轮传动连接。3.根据权利要求2所述的一种全自动无线钢轨检测车，其特征是：所述磁化单元包括钢刷、磁铁、第一弹簧、第一锯齿条和第一旋钮，钢刷连接在磁铁的前端且朝向钢轨的侧表面，磁铁的后端通过第一弹簧连接在第一锯齿条上，第一旋钮设置在检测车厢的外部，同时第一旋钮同轴固定连接的第一齿轮设置在检测车厢内部并与第一锯齿条啮合连接。4.根据权利要求3所述的一种全自动无线钢轨检测车，其特征是：所述检测单元包括检测探头、第二弹簧、第二锯齿条和第二旋钮，检测探头的前端朝向钢轨的侧表面，检测探头的后端通过第二弹簧连接在第二锯齿条上，第二旋钮设置在检测车厢的外部，同时第二旋钮同轴固定连接的第二齿轮设置在检测车厢内部并与第二锯齿条啮合连接。5.根据权利要求4所述的一种全自动无线钢轨检测车，其特征是：所述检测探头主要由呈环型布置的霍尔元件组成，每个霍尔元件均垂直于钢轨的检测表面。6.根据权利要求5所述的一种全自动无线钢轨检测车，其特征是：所述磁化单元包括两个相对布置并同时与第一齿轮相啮合的第一上锯齿条和第一下锯齿条，第一上锯齿条的前端通过上磁铁连接上钢刷且朝向轨头侧面，第一下锯齿条的前端通过下磁铁连接下钢刷且朝向轨腰侧面；和或，所述检测单元包括两个相对布置并同时与第二齿轮相啮合的第二上锯齿条和第二下锯齿条，第二上锯齿条的前端连接上检测探头且朝向轨头侧面，第二下锯齿条的前端连接下检测探头且朝向轨腰侧面。7.根据权利要求6所述的一种全自动无线钢轨检测车，其特征是：所述信号处理单元包括相关联的数据采集器和信号处理器，所述数据采集器连接检测探头。8.根据权利要求7所述的一种全自动无线钢轨检测车，其特征是：所述信号发送单元包括相关联的信号变换器和发送器，所述信号变送器与所述信号处理器相连，所述发送器与显示处理单元无线连接。9.根据权利要求8所述的一种全自动无线钢轨检测车，其特征是：所述显示处理单元包
括液晶显示屏，用于显示测量信息，所述测量信息包括缺陷类型及缺陷位置。

技术总结
一种全自动无线钢轨检测车，包括滑动设置在钢轨外部的检测车体，检测车体包括检测车厢和设置在检测车厢底部的自动行走单元；检测车厢包裹在钢轨的轨头顶部及轨腰侧部，所述检测车厢上沿行进方向依次设置有磁化单元、检测单元、信号处理单元及信号发送单元；磁化单元和检测单元均设置在检测车厢内部且对称布置在钢轨两侧；信号处理单元采集并将处理得出缺陷类型，信号发送单元用于将信号无线发送至显示处理单元；显示处理单元远程设置在操作者所在位置。本发明能够实现远程、自动化检测，操作方便，人力物力降低，检测精度更高，检测结果可视化程度更高，适用于各种规格的钢轨无损检测。适用于各种规格的钢轨无损检测。适用于各种规格的钢轨无损检测。


技术研发人员：洪勇 王俊景 吴家盛 刘益彰 阮隽宇
受保护的技术使用者：上海电机学院
技术研发日：2022.12.21
技术公布日：2023/3/28