[發明專利]基于激光超聲法的鋼軌溫度應力標定平臺

有效

• 申請號: 201610255636.X
• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN105784269B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 馮愛新;張津超;薛偉;趙瑩;楊海華;程好;繆熠楠
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 王玉國

本發明公開了基于激光超聲法的鋼軌溫度應力標定平臺，包含鋼軌固定裝置、鋼軌拉壓裝置、激光超聲激發裝置和激光超聲接收裝置；鋼軌拉壓裝置包括鋼軌鎖緊機構、油缸和換向閥，于鋼軌的前后端分別固定一鋼軌鎖緊機構，前后兩鋼軌鎖緊機構同側之間均設一油缸，兩油缸的有桿腔的油口通過油管連接換向閥，兩油缸的無桿腔的油口通過油管連接換向閥，換向閥通過管路連接液壓動力單元。通過鋼軌拉壓裝置對鋼軌施加拉力或壓力，改變鋼軌的應力狀態，由激光超聲激發裝置在鋼軌表面激發出超聲，激光超聲接收裝置接收超聲信號，標定不同應力下的接收時間。采用脈沖激光激發超聲，無需耦合劑，為非接觸式，對鋼軌表面要求低，檢測速度快，效率、精度高。

技術領域

本發明涉及一種基于激光超聲法的鋼軌溫度應力標定平臺，屬于鐵道工程技術領域。

背景技術

無縫鋼軌能夠實現鐵路高速、重載，得到了廣泛的應用。鋼軌的接縫的減少，節省了接頭零件，減少了列車的震動，但也因軌縫的消失，受到壓板阻力和道床阻力的約束，當軌溫發生變化時，鋼軌熱脹冷縮會產生溫度應力。夏季高溫，鋼軌內部會形成壓應力，極易發生脹軌現象，冬季低溫，鋼軌內部會形成拉應力，極易發生斷軌現象，這嚴重威脅了列車運行的可靠性和安全性。因此，如何測量鋼軌的溫度應力顯得十分重要。

目前鋼軌溫度應力的測量主要通過仿真和現場測試，仿真方法無法模擬真實性，具有局限性，現場測試法耗時長。

因此，設計一種能夠標定鋼軌溫度應力的實驗平臺顯得格外重要。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種基于激光超聲法的鋼軌溫度應力標定平臺。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

基于激光超聲法的鋼軌溫度應力標定平臺，特點是：包含用于固定鋼軌的鋼軌固定裝置、用于對鋼軌施加拉力或壓力改變鋼軌應力狀態的鋼軌拉壓裝置、用于在鋼軌表面激發出超聲的激光超聲激發裝置以及用于接收超聲信號并標定不同應力下接收時間的激光超聲接收裝置；

所述鋼軌拉壓裝置包括鋼軌鎖緊機構、油缸和換向閥，于鋼軌的前后端分別固定一鋼軌鎖緊機構，前后兩鋼軌鎖緊機構同側之間均設有一油缸，鋼軌兩側的油缸同向布置，兩油缸的有桿腔的油口通過油管連接換向閥，兩油缸的無桿腔的油口通過油管連接換向閥，換向閥通過管路連接液壓動力單元；

所述激光超聲激發裝置包括脈沖激光器和蓄電池，蓄電池連接脈沖激光器，為脈沖激光器供電；

所述激光超聲接收裝置包括激光探針、數字示波器和蓄電池，蓄電池分別連接激光探針和數字示波器，為激光探針和數字示波器供電；激光探針連接數字示波器，激光探針接收的信號經過信號調理放大電路傳輸至數字示波器。

進一步地，上述的基于激光超聲法的鋼軌溫度應力標定平臺，其中，所述脈沖激光器和激光探針位于鋼軌的同側，且處于同一高度，其高度與鋼軌的軌腰齊平。

更進一步地，上述的基于激光超聲法的鋼軌溫度應力標定平臺，其中，所述兩油缸與換向閥之間的管路上設有壓力表。

更進一步地，上述的基于激光超聲法的鋼軌溫度應力標定平臺，其中，所述鋼軌固定裝置包括用于承載鋼軌的混凝土底座以及用于對鋼軌壓緊固定的壓板，于鋼軌一端的左右兩側分別布置壓板。

再進一步地，上述的基于激光超聲法的鋼軌溫度應力標定平臺，其中，所述液壓動力單元為油泵，油泵連接至油箱。

本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在：

本發明通過鋼軌拉壓裝置對鋼軌施加拉力或壓力，改變鋼軌的應力狀態，由激光超聲激發裝置在鋼軌表面激發出超聲，激光超聲接收裝置接收超聲信號，標定不同應力下的接收時間。采用脈沖激光激發超聲，無需耦合劑，為非接觸式，對鋼軌表面要求低，檢測速度快，效率、精度高，且結構簡潔，操作方便。