[發明專利]一種基于超聲導波的實時斷軌檢測定位方法

有效

• 申請號: 201410246903.8
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104020221B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 楊媛;劉正祥
• 申請（專利權）人: 楊媛
• 主分類號: G01N29/11
• 分類號: G01N29/11;G01S15/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于超聲導波的實時斷軌檢測定位方法，利用基于超聲導波的實時斷軌檢測定位系統，其特征在于，采用由發射定位節點和接收定位節點交互排列、檢測區域一端設置端頭節點的檢測方法，在鋼軌上，通過發射定位節點向固定在鋼軌軌腰上的超聲波探頭發射激勵信號，激勵信號通過超聲波探頭內的壓電陶瓷轉換為超聲導波信號，超聲導波信號經過鋼軌長距離的傳輸，在接收節點的接收定位節點處由超聲波探頭接收到，探頭將振動信號轉換為電信號，接收板電路再對該信號進行濾波放大、信號特征分析，來確定接收模塊和發射模塊之間的鋼軌完整情況；然后再根據接收模塊和發射模塊間鋼軌完整情況，如果某段鋼軌斷裂，則啟動該鋼軌兩端的損傷定位模塊，得到損傷或斷軌的具體位置和損傷的大小，之后損傷定位模塊將斷軌信息采用超聲導波通信方式基于鋼軌介質傳送到端頭節點，端頭節點以有線或無線方式將數據傳送到上位機終端；

所述基于超聲導波的實時斷軌檢測定位系統是由太陽能供電或有線電源系統、超聲波探頭、發射定位節點、接收定位節點、端頭節點以及上位機終端組成的。

2.根據權利要求1所述的基于超聲導波的實時斷軌檢測定位方法，其特征在于，所述超聲波探頭安裝在鋼軌軌腰上。

3.根據權利要求1所述的基于超聲導波的實時斷軌檢測定位方法，其特征在于，所述發射定位節點包括電源模塊、發射模塊、損傷定位模塊、超聲導波通信模塊組成；所述電源模塊為發射模塊、損傷定位模塊和超聲導波通信模塊提供工作所需電源；所述發射模塊負責發射超聲波探頭所需的激勵信號；所述損傷定位模塊負責在軌道發生斷裂的狀態下發射超聲導波信號，并接收從斷裂處反射回來的超聲導波信號，對其特征參數進行判別，利用回波法確定軌道斷裂的精確位置；所述超聲導波通信模塊負責以超聲導波的通信方式傳送要發送到上位機終端或發射定位節點、接收定位節點與端頭節點的信息。

4.根據權利要求1所述的基于超聲導波的實時斷軌檢測定位方法，其特征在于，所述接收定位節點包括電源模塊、接收模塊、損傷定位模塊、超聲導波通信模塊組成；所述電源模塊為接收模塊、損傷定位模塊和超聲導波通信模塊提供工作所需電源；所述接收模塊負責接收超聲波探頭的信號；所述損傷定位模塊負責在軌道發生斷裂的狀態下發射超聲導波信號，并接收從斷裂處反射回來的超聲導波信號，對其特征參數進行判別，利用回波法確定軌道斷裂的精確位置；所述超聲導波通信模塊負責以超聲導波的通信方式傳送要發送到上位機終端或發射定位節點、接收定位節點與端頭節點的信息。

5.根據權利要求1所述的基于超聲導波的實時斷軌檢測定位方法，其特征在于，所述端頭節點包括電源模塊、接收或發射模塊、損傷定位模塊、有線或GPRS無線通信模塊組成；所述電源模塊為接收或發射模塊、損傷定位模塊和GPRS無線或有線通信模塊提供工作所需電源；所述接收或發射模塊負責接收超聲波探頭的信號或發射超聲波探頭所需的激勵信號；所述損傷定位模塊負責在軌道發生斷裂的狀態下發射超聲導波信號，并接收從斷裂處反射回來的超聲導波信號，對其特征參數進行判別，利用回波法確定軌道斷裂的精確位置；所述有線或GPRS無線通信模塊負責以有線或GPRS無線通信方式傳送要發送到上位機終端的信息。

6.根據權利要求1所述的基于超聲導波的實時斷軌檢測定位方法，其特征在于，所述上位機終端包括有線或GPRS無線通信模塊和計算機組成，計算機中安裝有實時斷軌檢測定位系統功能模塊；所述實時斷軌檢測定位系統功能模塊具有檢測區段和報警信息的查詢，系統參數設置的功能。

7.根據權利要求1所述的基于超聲導波的實時斷軌檢測定位方法，其特征在于，所述發射定位節點和接收定位節點通過信號發射及接收情況，根據脈沖回波算法來判斷所述發射定位節點和接收定位節點間鋼軌是否有損傷，若有損傷，則啟動所述發射定位節點和接收定位節點中的所述損傷定位模塊，并根據相應的脈沖回波算法計算損傷位置離損傷定位模塊的距離。

8.根據權利要求7所述的基于超聲導波的實時斷軌檢測定位方法，其特征在于，所述脈沖回波算法為：

兩端損傷定位模塊均采用同端激勵、同端接收的方式，設發射定位節點和接收定位節點的距離為L，若檢測到某段鋼軌發生損傷或斷軌時，則由該斷軌兩端的損傷定位模塊向中間發射斷軌定位信號，假設距接收模塊x處有裂紋，則有下式成立：

x＝1/2*T1*C(1)

x＝L-1/2*T2*C(2)

若T1＜T2時，用(1)式計算，若T1＞T2時，用(2)使計算，

其中：x為接收模塊與裂紋處間距離；

T1為發射模塊中損傷定位模塊從發射到接收回波信號的時間間隔；

T2為接收模塊中損傷定位模塊從發射到接收回波信號的時間間隔；

C為鋼軌中聲波波速；

當確定了損傷或斷軌的具體位置，再根據反射回來的超聲回波信號幅值大小，以及超聲回波信號與所發射的超聲導波信號的相對幅值以及絕對幅值，來確定損傷的大小。