[發明專利]現場超聲檢查鐵路路軌的方法和裝置

有效

• 申請號: 201610135742.4
• 申請日: 2009-05-14
• 公開（公告）號: CN105699488B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: R·馬克·哈維拉
• 申請（專利權）人: 斯百力鐵路控股公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/24;G01N29/28;B61K9/10
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

用于路軌的現場檢查的鐵路路軌超聲檢查系統、裝置和方法，其包括輪組件，該輪組件包括裝滿流體的輪胎和安裝在輪組件內的超聲換能器。換能器被支承在輪胎內，以便換能器所產生的超聲束帶有與鐵路路軌的軌頭相交的聲束軸線，相交位置從路軌的縱向中線平面向被超聲束穿入的軌頭一側偏離。超聲束被路軌上的裂紋以回波的形式反射。回波返回換能器，識別裂紋的位置。

本專利申請為分案申請；其原申請的申請日為2009年5月14日，申請號為200980126916.9，發明名稱為“現場超聲檢查鐵路路軌的方法和裝置”。原申請是國際申請，其國際申請號為PCT/US2009/043873，國際申請日為2009年5月14日，進入中國國家階段日為2011年1月5日。

技術領域

本發明大體上涉及對鐵路軌道的路軌上可能存在的某些預定類型的不良的裂紋或缺陷進行非破壞性檢驗的方法和裝置。本發明尤其涉及以超聲探測路軌上的裂紋、在探測到裂紋時識別該裂紋的位置，以及記錄所探測到的裂紋的位置以備將來可能需進行維修，或更可能需更換路軌的活動式耐用型裝置。更具體的是，本發明涉及用于現場探測、識別及記錄該裝置在路軌上行走時所探測到的裂紋的位置的相對地快速和靈敏的方法和裝置。

背景技術

由于制造過程，或由于自然環境過程和正常使用，鐵路軌道的路軌的某些有害的裂紋會逐漸產生，這在鐵路行業是公認的。這些裂紋可包括非嚴重缺陷和嚴重缺陷，嚴重缺陷有例如橫向缺陷、軌頭垂直的完全或裂口缺陷，以及軌頭水平的完全或裂口缺陷。

只要裂紋仍是不嚴重，就可繼續安全地在路軌上操作。然而，經過一段時間以后，即使不嚴重的裂紋也可能惡化或退化為嚴重缺陷，并且新的裂紋將會產生。如果對裂紋不加處理，所產生的缺陷就可能會引起一系列問題，包括災難性的故障及火車脫軌。災難性的或甚至較小的故障給鐵路行業、被運送的貨和人以及周圍的住宅和企業帶來財政、健康和安全上的風險。這種故障是可避免的，或至少能通過例行檢查和保養而降低故障頻率。而且，選擇性的修復使例行保養能更具成本效益，而探測裂紋又使選擇性修復更加容易。

超聲測試被用作探測路軌的裂紋或缺陷。安裝在車輛和軌道車上的檢查裝置被建成為沿軌道行走，持續不斷地對鐵路軌道的路軌進行現場超聲測試。

一般而言，檢查裝置是采取安裝在車上的滑板和輪的形式。如美國專利第4,700,574號所示的滑板，設計采用了在滑板上的超聲換能器，該滑板沿涂覆有水的路軌被拖動以形成聲橋。如美國專利第6,055,862號所示，輪的設計采用了被容納在沿路軌滾動的小而薄壁的輪胎內的超聲換能器。輪胎裝滿著流體，如防凍劑，以在換能器與路軌之間形成超聲橋。

現有技術的設計帶有很多缺點。例如，滑板的設計需要用大量的水，以使滑板和路軌充分連接并減少長途行程所造成的磨損。此外，滑板對于路軌行走面上的缺陷和裂紋更加敏感。輪的設計遭受輪胎表面壁上的聲波反射所引起的聲音反響(噪音)。噪音在每次聲發射后都降低該裝置的敏感度。

此外，兩個設計都受到已知的換能器技術和結構的限制。一些聲換能器的設計以大體上向垂直方向發射超聲束來識別出一些路軌軌腰上的裂紋，但對路軌軌頭里面部分的裂紋缺乏敏感度。在其他設計中，如美國專利第4,700,574號和第6,055,862號，換能器被放置成以與路軌的橫向和縱向平面成某些角度發射超聲束。聲束的軸線在路軌的中央垂直縱向平面的一側與路軌相交并橫跨路軌的縱向平面伸延至另一側。這些設計識別路軌上的另外一些裂紋，特別是路軌軌頭一側上的裂紋。還有其他一些聲換能器的設計是包括帶有另外的聲束路徑的更加復雜的換能器組件，但在識別路軌軌頭的里面部分上的裂紋方面的能力仍是有限。

發明內容