一种无缝线路钢轨应力检测装置的制作方法

1.本技术涉及钢轨检测技术领域，尤其涉及一种无缝线路钢轨应力检测装置。


背景技术：

2.在无缝线路中，由于线路受到列车突然制动、道床夯实不均匀、扣件扣紧力不一致等因素的影响，会产生钢轨的爬行，使有的线路区段钢轨受挤压，有的线路区段钢轨受拉伸，在钢轨中会产生局部的应力集中现象。此外，无缝线路施工锁定之后，原本因轨温变化带来的钢轨伸缩被限制，因钢轨伸缩受到限制而产生的力会以温度应力的形式转化到钢轨内部。
3.相对于锁轨温度，轨温升高导致钢轨欲伸长时受到的温度应力是压应力，轨温降低导致钢轨欲收缩时受到的温度应力是拉应力。因此，在无缝线路中就会存在两种应力，一种是因钢轨爬行产生的局部应力，另一种是轨温相对锁轨温度发生变化时产生的温度应力。而对于这两种存在于钢轨中的应力，正常情况下锁定轨温的合理设计会将温度应力对钢轨的影响降为最低，但线路经过长期运行后，钢轨中会因为种种原因产生了局部应力，当局部应力达到了一定程度后，累积温度应力后就有可能发生断轨或涨轨，形成事故隐患。同时，因为钢轨爬行等原因产生局部应力集中时就改变了无缝线路整体设计时的最佳状态，而在实际使用中，对无缝线路维护时会对线路的某些应力超出规定范围的地方进行锯轨或加轨进行放散处理，这样虽然能够解决某段无缝线路应力过大的问题，但对整体线路来说因为锯轨或加轨也会破坏设计锁定轨温，长此以往就会造成整体线路偏离设计锁定轨温的情况，从而逐步形成不可控制的安全隐患。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供一种无缝线路钢轨应力检测装置，基于整条线路中钢轨中应力变化趋势，全局考虑应力集中现象对无缝钢轨应力进行检测，提高检测的准确性。
5.本技术实施例提供一种无缝线路钢轨应力检测装置，包括卡具和检测部，以及与所述检测部电性连接的超声波传感器和温度传感器，所述超声波传感器和所述温度传感器固定于所述卡具上；
6.所述卡具，配置为固定于钢轨上；
7.所述检测部，配置为获取所述超声波传感器和所述温度传感器的检测信号；
8.所述超声波传感器，配置为探测钢轨上的应力集中区域；
9.所述温度传感器，配置为探测钢轨的温度。
10.可能的实现方式中，所述检测部包括驱动端口、超声信号采集端口、温度采集端口、第一控制端口和第二控制端口；
11.所述超声波传感器包括发射探头和接收探头；
12.所述发射探头与所述驱动端口电性连接；
13.所述接收探头与所述超声信号采集端口电性连接；
14.所述温度传感器与所述温度采集端口电性连接；
15.所述第一控制端口和所述第二控制端口，配置为电性连接工控主机。
16.可能的实现方式中，所述检测部包括第一检测部和第二检测部；
17.所述第一检测部通过所述驱动端口与所述发射探头电性连接，通过所述超声信号采集端口与所述接收探头电性连接，通过所述第一控制端口与所述工控主机电性连接；
18.所述第二检测部通过所述温度采集端口与所述温度传感器电性连接，通过所述第二控制端口与所述工控主机电性连接；
19.所述第一检测部，配置为驱动所述发射探头发身超声波，以及获取所述接收探头的探测信号；
20.所述第二检测部，配置为获取所述温度传感器的探测信号。
21.可能的实现方式中，所述卡具包括安装板和与所述安装板垂直的侧板，所述卡具的横截面为
“├”
型。
22.可能的实现方式中，所述安装板远离钢轨的一面设置有第一安装位、第二安装位和第三安装位；
23.所述发射探头设置于所述第一安装位，所述接收探头设置于所述第二安装位，所述温度传感器设置于所述第三安装位。
24.可能的实现方式中，所述第一安装位、所述第二安装位和所述第三安装位，在所述安装板上沿钢轨的延展方向依序排列。
25.可能的实现方式中，所述安装板和所述侧板的靠近钢轨的一面设置有吸附部件。
26.可能的实现方式中，所述吸附部件为强力磁铁。
27.可能的实现方式中，所述发射探头的纵波入射角为23
°
。
28.可能的实现方式中，所述发射探头的频率的5mhz。
29.本技术实施例中，通过在钢轨上设置所述超声波传感器和所述温度传感器，实现对钢轨的应力集中区域和温度的探测，并由所述检测部进行信号采集，以便后续分析时，可以根据所述检测部采集的信号全局考虑整条线路中钢轨中应力变化趋势，提高检测的准确性。
附图说明
30.图1为本技术实施例提供的无缝线路钢轨应力检测装置的正视示意图；
31.图2为本技术实施例提供的检测部与各传感器的连接示意图；
32.图3为本技术实施例提供的第一检测部和第二检测部与各传感器的连接示意图；
33.图4为本技术实施例提供的卡具的结构示意图；
34.图5为本技术实施例提供的卡具的横截面示意图；
35.图6为本技术实施例提供的卡具上设置吸附部件的结构示意图；
36.图7为本技术实施例提供的卡具安装于钢轨上的示意图。
37.附图标记：
38.1、卡具；2、检测部；3、超声波传感器；4、温度传感器；
39.5、第一检测部；6、第二检测部；7、吸附部件；11、安装板；12、侧板；
40.21、驱动端口；22、超声信号采集端口；23、温度采集端口；24、第一控制端口；25、第
二控制端口；31、发射探头；32、接收探头；111、第一安装位；112、第二安装位；113、第三安装位。
具体实施方式
41.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
42.结合附图进行说明如下：
43.本技术实施例提供一种无缝线路钢轨应力检测装置，如图1所示，该装置包括卡具1和检测部2，以及与检测部2电性连接的超声波传感器3和温度传感器4，超声波传感器3和温度传感器4固定于卡具1上。
44.其中，卡具1配置为固定于钢轨上，用于使超声波传感器3和温度传感器4固定位置。检测部2配置为获取超声波传感器3和温度传感器4的检测信号，同时检测部2可以与上位机电性连接，例如与工控主机连接，以提供检测到的信号。一些例子中，检测部2可以进行信号的分析和处理。超声波传感器3配置为探测钢轨上的应力集中区域。温度传感器4配置为探测钢轨的温度。
45.本实施例中，通过在卡具1上设置超声波传感器3和温度传感器4，可以同时采集钢轨的伸缩信息和温度信息，以便全局考虑应力集中现象。
46.如图2所示，检测部2可以包括驱动端口21、超声信号采集端口22、温度采集端口23、第一控制端口24和第二控制端口25；超声波传感器3包括发射探头31和接收探头32；发射探头31与驱动端口21电性连接；接收探头32与超声信号采集端口22电性连接；温度传感器4与温度采集端口23电性连接；第一控制端口24和第二控制端口25，配置为电性连接工控主机。
47.如图3所示，检测部2可以包括第一检测部5和第二检测部6；第一检测部5通过驱动端口21与发射探头31电性连接，通过超声信号采集端口22与接收探头32电性连接，通过第一控制端口24与工控主机电性连接；第二检测部6通过温度采集端口23与温度传感器4电性连接，通过第二控制端口25与工控主机电性连接；第一检测部5，配置为驱动发射探头31发身超声波，以及获取接收探头32的探测信号；第二检测部6，配置为获取温度传感器4的探测信号。第一检测部5和第二检测部6可以是各自独立的电路板或功能部件，也可以是一个电路板或功能部件中的不同功能单元，在此不再赘述。
48.为了使超声波传感器3和温度传感器4更稳固的固定于钢轨上，卡具1可以采用如图4和图5所示的结构，其中卡具1可以包括安装板11和与安装板11垂直的侧板12，卡具1的横截面为
“├”
型。
49.如图4所示，安装板11远离钢轨的一面可以设置第一安装位111、第二安装位和第三安装位113；发射探头31设置于第一安装位111，接收探头32设置于第二安装位112，温度传感器4设置于第三安装位113。第一安装位111、第二安装位和第三安装位113，在安装板11上沿钢轨的延展方向依序排列。需要说明的是，为了测量更准确，通常卡具1安装于钢轨上后，要保持第一安装位111、第二安装位和第三安装位113对应钢轨纵向中线，即发射探头
31、接收探头32和温度传感器4对应钢轨纵向中线。
50.如图6所示，卡具1的侧板12和安装板11的靠近钢轨的一面可以设置吸附部件7。一些可能的例子中，吸附部件7可以为强力磁铁，具有较强的吸附能力，在完成检测后又可以较快捷的由钢轨上拆除。
51.如图7所示，卡具1安装于钢轨上，侧板12的一侧面和安装板11的底面吸附在钢轨上，安装板11上设置发射探头31、接收探头32和温度传感器4。
52.一些可能的例子中，考虑自发射探头31发出的超声波确保能够被接收探头32接收到，发射探头31的纵波入射角可以为23
°
。
53.一些可能的例子中，为了保证检测能力，发射探头31的频率的5mhz。
54.本技术实施例中，通过在钢轨上设置超声波传感器3和温度传感器4，实现对钢轨的应力集中区域和温度的探测，并由检测部2进行信号采集，以便后续分析时，可以根据检测部2采集的信号全局考虑整条线路中钢轨中应力变化趋势，提高检测的准确性。
55.应当理解的是，本技术中使用的术语，比如“部”，是用于区分不同级别的不同组件，元件，部件，部分或组件的一种方法。但是，如果其他术语可以达到同样的目的，本技术中也可能使用该其他术语来替代上述术语。
56.本技术中描述的“第一”或“第二”等术语，仅是为了区分各部件之间的关系，并不限定其必然不同，如果其他术语可以达到同样的目的，本技术中也可能使用该其他术语来替代上述术语。
57.尽管已用具体实施例来说明和描述了本技术，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本技术的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本技术范围内的所有这些替换和修改。