检测铁路轨道中单个或多个缺陷的方法及方法中使用的轨道车的制作方法
【专利摘要】一种轨道车(1)，具有轨道轮(3、4)适于沿着铁路轨道(2)引导轨道车，所述车包含检测铁路轨道中单个或多个缺陷的装置，其中所述轨道车配有测量铁路轨道表面的振动运动的非接触式振动计(9、10)。
【专利说明】检测铁路轨道中单个或多个缺陷的方法及方法中使用的轨道车
【技术领域】
[0001]本发明涉及检测铁路轨道中单个或多个缺陷的方法，以及在所述方法中使用的轨道车。
【背景技术】
[0002]通过测量轨道车的轴箱加速信号检测铁路轨道中轨道顶部缺陷的方法，已被公开在荷兰专利NL2003351中。此类顶部缺陷是局部的短的垂向几何偏差，可能会造成铁路轨道的轨道与轨道车的滚轮之间的撞击。除非修复轨道顶部的轻微缺陷，否则该凹陷将会变成中等缺陷，继而变成严重缺陷。如果不采取补救措施，最终会发生轨道断裂以及紧固件、轨道垫、轨枕和道碴(或槽板)的损坏。
[0003]本发明关心比凹陷更宽的问题范围。铁路轨道具有上部结构和下部结构。上部结构包含轨道、道岔(S&C)、绝缘节(IJ)、紧固件、轨枕和道碴(或槽板)。列车轮和轨道之间的交互使得轮与轨道之间的动态受力增加。结果使轨道组件之间的应力和应变增加，可导致由于(金属)疲劳造成的铁路轨道上部结构的磨损、变形以及最终可能的崩溃。
[0004]一般来说，动态受力可造成组件和轨道系统整体的质量和性能退化。容易(逐步)退化的组件包括轨道、道岔、绝缘节、轨道垫、(松动和缺失的)紧固件、(损坏或悬挂的)轨枕。还要考虑所在地低劣的道碴和槽板的质量。
[0005]本发明的目标是检测系统中这样的退化，以便恢复组件和系统的质量和性能。
[0006]本发明的另一目标是尽快实现检测，主要原因至少有三个:确保安全、避免毁坏和限制成本。例如，如果太晚检测到退化结果道岔处发生轨道断裂，可能会造成脱轨并且轨道交通将无法使用。乘客的安全处于危险之中，并且乘客的旅程被扰乱或者必须变更。此类非计划的、迟到的修复还会导致高成本。
[0007]美国2007/163352公开了一种检测铁路轨道中单个或多个缺陷的方法，其中轨道车具有轨道轮适于沿着铁路轨道引导轨道车，轨道车沿着铁路轨道移动从而激发铁路轨道进行振动，并且其中铁路轨道表面的振动运动被非接触式振动计测量。通常每个轮都通过向轮提供轴承作用的中间轴轴箱连接到车。轨道车还配有用于测量铁路轨道表面的振动运动的非接触式振动计。
【发明内容】
[0008]为了提升本发明的目标，根据所附一个或多个权利要求，建议了一种方法和一种轨道车。
[0009]本发明的第一方面建议了一种轨道车，其中轴箱配有至少一个加速计，并且给出车上方或外部的分析装置，将非接触式振动计测量到的铁路轨道表面的振动与来自至少一个加速计的振动信号进行比较。
[0010]根据本发明的方法，轨道车沿着铁路轨道移动从而激发铁路轨道进行振动，结果是铁路轨道表面的振动运动可被非接触式振动计测量，并且将非接触式振动计测量到的铁路轨道表面的振动与从车的轴箱的加速计获取的振动信号进行比较。
[0011]因此，根据本发明的方法，通过监控车轮和铁路轨道的动态交互并且测量铁路轨道的响应，在退化的早期、中期和严重阶段，自动且持续地检查和监控作为一个整体的轨道组件和上部结构是可能的。
[0012]根据本发明，原则上非接触式振动计可被安装在任意运营的铁路机车车辆或专用测量车上。振动计可被放在任意合适的位置，特别是车本身、转向架或轴箱上。能够被安装在运营的车上使它成为非侵入式的，即它不要求其它列车给它让道。持续性和非侵入的本质对监控和不漏掉快速发展的退化来说是很理想的。
[0013]根据本发明的系统和铁路轨道车及其操作方法，可大大改进铁路基础设施的可靠性和可用性。它还可显著降低轨道检查人员不安全的劳动条件，其工作可被大量避免。
[0014]本文建议的方法和铁路轨道车发明基于这样的见解，由铁路轨道组件之间的受力、应力和应变引起的退化可导致铁路轨道发生异常，而这样的受力、应力和应变终究是轮-轨交互的结果。根据退化发生的位置和方式，退化将造成组件和系统的响应发展和偏离其原始的响应。在这点上，需要注意到轨道系统中具有不同硬度、阻尼和波长特性的不同组件被设计用于实现其在系统中各自的功能。相应地，它们在各自的响应中呈现了不同的频谱和频级。因此，可通过响应的振动分析评定系统和组件的状态，其发展与组件的退化和组件之间的交互一致，从而产生变化的输入-响应关系。将从响应中识别到的系统和组件的当前状态与定义/参考状态进行比较，可检测和识别出系统和组件中的异常。
[0015]已经注意到，将非接触式振动计测量到的铁路轨道表面的振动与从车的轴箱的加速计获取的振动信号进行比较是有利的。相应地，最好有分析装置，最好在车的上方，将非接触式振动计测量到的铁路轨道表面的振动与从至少一个车的轴箱的加速计获取的振动信号进行比较。这样可改进组件和系统退化的检测的敏感性、分辨率、准确性和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]在下文中，将结合唯一的附图对本发明做进一步的阐述，附图提供了根据本发明移动在铁路轨道上的车的示意图。
【具体实施方式】
[0017]车I沿着轨道2以特定的速度行驶，可能有异常也可能没有异常。由于移动的轮
3、4激发了轨道2和地面5的振动，动态的轮-轨交互被激发。如果有道碴14 (或槽板)，也可会被激发进行振动。支撑轨道2的轨枕6的混凝土支撑以通过频率激发了所述轨道2的周期性振动，它的谐波对应于车I的速度和轨枕6的间隔。某些短波不平顺激发了它们各自的振动模式和异常，可造成某些频谱偏离它们的正常模式。
[0018]可在轨道2的轨头表面进行监控的振动可被轴箱7、8处的加速计(熟知的，并未在图中示出)以及安装在车I上例如车底部的非接触式振动计9、10得到。优选非接触式振动计是激光多普勒振动计，包含发射激光信号到轨道上表面的换能器9以及接收轨道上表面反射的激光信号的接收器10。然而，这只是一种可能的实施例；还可以使用单个的一体发射器/接收器来实现振动计。信号因此被获取并在计算装置11中进行处理以便提供关于轨道表面的振动测量。
[0019]值得注意的是，轴箱7、8的加速计可提供的信号对应于，轮轴承和轮-轨接触造成的轮3、4动态压缩的振动，轮3、4和轨道2表面的几何不规则性，以及也可被安装在车I上的非接触式振动计9、10测量的轨道振动。再次指出，非接触式振动计也可在转向架或轴箱上。最好给出车I外部或上方的分析装置12，将非接触式振动计9、10测量到的并被计算装置11测定的铁路轨道2表面的振动，与来自至少一个轴箱7、8的加速计的并被计算装置13处理的振动信号进行比较。分析装置12还可包括存储装置以使测量信号的后期处理成为可能。
[0020]移除轨道振动组件，移除轮组可能还有轴承振动引入的噪声之后，可从轴箱7、8的加速计获取动态轮-轨接触受力。可根据NL2003351中公开的方法实现所述噪声的移除。轨道振动组件可借助非接触式振动计9、10的测量进行移除。在这种方式下，仪器车I将会执行锤状测试，目的是检测轨道2处的轨道缺陷/异常/不连续，例如道岔的辙叉、绝缘节和轮-轨接触点宽带冲击力增加的凹陷处，其中轮作为锤。车I还可作为常规线性轨道上的轨道装载车，其中轮3、4再次作为激发器并且激发频率是轨枕6的通过频率。在设计类似道岔之类的轨道不规则性时，情况将变成两种激发类型的组合。在铁路轨道2的异常点，轨道组件之间以及轮3、4和轨道2之间的交互是反常的，可造成它们各自振动模式的偏离。通过比较各振动模式与它们的设计值，可识别出异常。任意异常的位置可通过伴随的全球定位系统测定。
【权利要求】
1.一种轨道车(I)，具有轨道轮(3、4)适于沿着铁路轨道(2)引导所述轨道车(1)，所述车(I)包含检测所述铁路轨道(2)中单个或多个缺陷的装置，所述轨道车(I)配有检测所述铁路轨道(2)表面的振动运动的非接触式振动计(9、10)，其中每个所述轮(3、4)都通过向所述轮(3、4)提供轴承作用的中间轴轴箱(7、8)连接到所述车(I)，其特征在于，所述轴箱(7、8)配有至少一个加速计，并且给出位于所述车(I)上或外部的分析装置(12)，将所述非接触式振动计(9、10)测量到的铁路轨道(2)表面的振动与来自所述至少一个加速计的振动信号进行比较。
2.一种检测铁路轨道(2)中单个或多个缺陷的方法，其中轨道车(I)沿着所述铁路轨道(2)移动从而激发所述轨道(2)进行振动并且所述铁路轨道(2)表面的所述振动运动被非接触式振动计(9、10)测量，其特征在于，将所述非接触式振动计(9、10)测量到的所述铁路轨道(2)表 面的振动与从所述车(I)的轴箱(7、8)的加速计获取的振动信号进行比较。
【文档编号】B61K9/10GK103906667SQ201280053369
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年8月28日 优先权日:2011年8月29日
【发明者】李自力, 丹尼尔·里克森 申请人:代尔夫特理工大学