[發(fā)明專(zhuān)利]基于熱成像的無(wú)砟軌道離縫尺寸檢測(cè)裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210506524.2
• 申請(qǐng)日: 2022-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114620090A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬冠華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B61K9/08
• 分類(lèi)號(hào): B61K9/08
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于熱成像的無(wú)砟軌道離縫尺寸檢測(cè)裝置，涉及高速鐵路病害檢測(cè)領(lǐng)域。其特征在于，主要由主動(dòng)激勵(lì)裝置、走行機(jī)構(gòu)、熱成像信息采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理成像系統(tǒng)四部分構(gòu)成。所述主動(dòng)激勵(lì)裝置提供熱源，由于熱能在無(wú)砟軌道有離縫位置處的熱傳輸路徑不同，導(dǎo)致軌道板表面溫度存在區(qū)別，進(jìn)而利用所述熱成像信息采集系統(tǒng)和所述數(shù)據(jù)處理成像系統(tǒng)采集軌道板表面溫度分布云圖，最終通過(guò)軌道板表面溫度與熱傳輸路徑的關(guān)系獲取離縫的位置和尺寸信息。本發(fā)明解決了高速鐵路無(wú)砟軌道離縫尺寸測(cè)量效率低、精度差的問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、高效、精確、無(wú)損地測(cè)量離縫位置和尺寸大小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及病害檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及高速鐵路病害檢測(cè)領(lǐng)域，具體是一種基于熱成像的無(wú)砟軌道離縫尺寸檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)

無(wú)砟軌道具有高平順性、高穩(wěn)定性，是我國(guó)高速鐵路的主流軌道結(jié)構(gòu)。但是無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間和運(yùn)量的不斷增長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)軌道板與CA砂漿層離縫病害，其主要原因是軌道板與CA砂漿層間進(jìn)水后，列車(chē)通過(guò)時(shí)的動(dòng)荷載產(chǎn)生的水壓力沖擊砂漿，造成砂漿流失而形成離縫。離縫的存在改變了高速鐵路路基結(jié)構(gòu)的整體性，在列車(chē)荷載下會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中效應(yīng)，從而嚴(yán)重影響了軌道結(jié)構(gòu)的承載能力，甚至?xí)l(fā)結(jié)構(gòu)性破壞。因此，對(duì)離縫位置的精確定位和離縫尺寸的預(yù)估是必要的，是進(jìn)行高速鐵路離縫病害整治的前提和基礎(chǔ)。

目前，針對(duì)無(wú)砟軌道離縫尺寸檢測(cè)的手段主要有聲發(fā)射法、雷達(dá)法、超聲波法、直觀估測(cè)法等。使用最廣的方法是直觀估測(cè)法，即直接通過(guò)刻度尺丈量離縫的長(zhǎng)、高、寬，然后對(duì)離縫范圍進(jìn)行估算，但明顯該方法效率低、測(cè)量精度差，無(wú)法滿(mǎn)足于高速鐵路大規(guī)模檢測(cè)的需求；聲發(fā)射法、雷達(dá)法、超聲波法等需要在軌道板上布置多個(gè)信號(hào)發(fā)生器、接收器和笨重的采集儀等，并且還受限于設(shè)備價(jià)格昂貴、操作流程復(fù)雜而無(wú)法大規(guī)模使用，僅在局部精確測(cè)量方面有利；而紅外熱成像技術(shù)具有非接觸、響應(yīng)快、精度高、可視化等優(yōu)點(diǎn)，適合高速鐵路無(wú)砟軌道板離縫尺寸檢測(cè)的快速、無(wú)損、經(jīng)濟(jì)需求，具有極強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。但目前，紅外熱成像技術(shù)多用在人體醫(yī)療領(lǐng)域，少部分用在地暖、水管的檢修方面，而少有在高速鐵路結(jié)構(gòu)病害的檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用，主要原因是缺乏可控的熱源和信噪干擾強(qiáng)。

基于此，本發(fā)明提供了一種基于熱成像的無(wú)砟軌道離縫尺寸檢測(cè)裝置，可實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確、無(wú)損地測(cè)量高速鐵路離縫的尺寸大小。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于熱成像的無(wú)砟軌道離縫尺寸檢測(cè)裝置，解決目前高速鐵路無(wú)砟軌道離縫尺寸檢測(cè)手段局限、效率低、精度差的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)高效、精確、無(wú)損地檢測(cè)高速鐵路離縫信息。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于熱成像的無(wú)砟軌道離縫尺寸檢測(cè)裝置，主要包括主動(dòng)激勵(lì)裝置、走行機(jī)構(gòu)、熱成像信息采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理成像系統(tǒng)四部分，具體包括以下結(jié)構(gòu)。

所述主動(dòng)激勵(lì)裝置，包括自發(fā)熱液體材料、鼓風(fēng)裝置和可控?zé)嵩囱b置三部分；所述自發(fā)熱液體材料可利用注漿管通過(guò)離縫開(kāi)口注入離縫內(nèi)部，所述自發(fā)熱液體材料遇到空氣會(huì)放熱；所述鼓風(fēng)裝置可調(diào)節(jié)風(fēng)速和溫度，并通過(guò)離縫開(kāi)口鼓風(fēng)進(jìn)入離縫內(nèi)部；所述可控?zé)嵩囱b置采用2個(gè)，對(duì)稱(chēng)安裝于所述走行架底部，所述可控?zé)嵩囱b置間軸心距離為100cm，所述可控?zé)嵩囱b置的溫度可調(diào)控且熱輻射范圍大于軌道板寬度。

進(jìn)一步的，所述自發(fā)熱液體材料隔絕空氣保存，使用時(shí)通過(guò)液體自流動(dòng)能夠布滿(mǎn)無(wú)砟軌道離縫內(nèi)部，并通過(guò)與空氣接觸反應(yīng)放熱，達(dá)到在無(wú)砟軌道離縫內(nèi)部提供熱源主動(dòng)激勵(lì)的效果；所述自發(fā)熱液體材料放熱提供的熱能高，通過(guò)熱傳輸效應(yīng)傳遞至軌道板表面形成的區(qū)域溫度變化明顯，因此在精確定量單個(gè)離縫分布范圍方面有利。

進(jìn)一步的，所述鼓風(fēng)裝置可根據(jù)環(huán)境溫度調(diào)節(jié)鼓風(fēng)溫度大小，形成鼓風(fēng)與環(huán)境的溫度差，從而通過(guò)熱傳輸效應(yīng)形成區(qū)域溫度變化，達(dá)到主動(dòng)激勵(lì)的效果；所述鼓風(fēng)裝置對(duì)離縫口鼓風(fēng)后，形成空氣的對(duì)流，引起離縫口處與軌道板表面的溫度差，從而能通過(guò)所述紅外熱像儀采集離縫開(kāi)口的精確位置分布與大小，因此所述鼓風(fēng)裝置用于離縫開(kāi)口的測(cè)量。