冲击弹性波检测高速铁路无砟轨道底座脱空状态的结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及路基检测技术领域，具体地指一种冲击弹性波检测高速铁路无砟轨道底座脱空状态的结构。
【背景技术】
[0002]因高铁正式投运时间尚短，无砟轨道病害检测方法研宄相对滞后，目前仅有北京交通大学和中铁瑞威检测公司运用地质雷达开展过无砟轨道路基病害检测工作。因无砟轨道路基通常整体混凝土封闭，底座与基床之间的空隙很小，有的可能只有毫米，地质雷达探测分辨率低，达不到查清无碴轨道底座毫米级脱空状态的要求；另外，混凝土底座中含有钢筋，对雷达电磁波信号造成屏蔽，影响底座脱空状态的探测精度。因此，有必要研宄和探索确定合适的物探检测方法。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的就是要提供一种冲击弹性波检测高速铁路无砟轨道底座脱空状态的结构，该结构能够提尚底座脱空状态的探测精度。
[0004]为实现此目的，本实用新型所设计的冲击弹性波检测高速铁路无砟轨道底座脱空状态的结构，它包括基床、设置在基床顶面的无砟轨道底座、设置在无砟轨道底座上的轨道板，其特征在于:所述无砟轨道底座顶面的一侧沿线路方向均匀设有多个弹性波检测点，所述每个弹性波检测点的侧面均设有一个冲击弹性波激发点，所述弹性波检测点位于对应的冲击弹性波激发点与轨道板之间，它还包括计算机、数据采集器、能在每个弹性波检测点上进行弹性波检测的加速度传感器、能在每个冲击弹性波激发点上进行冲击弹性波激发的冲击弹性波激发装置，所述加速度传感器的信号输出端通过数据采集器连接计算机的信号输入端。
[0005]本实用新型利用冲击弹性波检测高速铁路无砟轨道底座脱空状态，不仅简便快捷、经济有效，而且测试深度深、分辨率高，克服地质雷达分辨率无法达到检测毫米级脱空的要求，通过对冲击弹性波的频谱特征分析，能够准确有效的评价无砟轨道底座脱空状态，为高速铁路无砟轨道病害整治提供有力的依据。
【附图说明】
[0006]图1为本实用新型的结构示意图；
[0007]图2为图1中弹性波检测点、卡座和加速度传感器部分的放大结构示意图。
[0008]图中，I一基床、2—卡座、3—无砟轨道底座、3.1—弹性波检测点、3.2—冲击弹性波激发点、4 一轨道板、5—加速度传感器、6—冲击弹性波激发装置、7—计算机、8—数据采集器、9一信号放大器。
【具体实施方式】
[0009]以下结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明:
[0010]如图1和图2所示的冲击弹性波检测高速铁路无砟轨道底座脱空状态的结构，它包括基床1、设置在基床I顶面的无砟轨道底座3、设置在无砟轨道底座3上的轨道板4，所述无砟轨道底座3顶面的一侧沿线路方向均匀设有多个弹性波检测点3.1，所述每个弹性波检测点3.1的侧面均设有一个冲击弹性波激发点3.2，所述弹性波检测点3.1位于对应的冲击弹性波激发点3.2与轨道板4之间，它还包括计算机7、数据采集器8、能在每个弹性波检测点3.1上进行弹性波检测的加速度传感器5、能在每个冲击弹性波激发点3.2上进行冲击弹性波激发的冲击弹性波激发装置6，所述加速度传感器5的信号输出端通过数据采集器8连接计算机7的信号输入端。
[0011]上述技术方案中，所述每个弹性波检测点3.1上还安装有用于固定加速度传感器5的卡座2。
[0012]上述技术方案中，所述相邻两个弹性波检测点3.1之间的间距相等。
[0013]上述技术方案中，所述相邻两个弹性波检测点3.1之间的间距相等且间距范围均为24?26cm。该间距综合考虑了工作效率与检测精度，高铁夜间维修时间只有两三个小时，如果间距太小，检测精度虽然提高了，但工作效率会降低；如果间距太大，工作效率提高了，但是检测精度会降低。
[0014]上述技术方案中，所述每个弹性波检测点3.1距离轨道板4对应侧的距离相等且距离范围均为0.5?1.5cm。轨道板下出露的底座宽度仅为30cm，检测点需要尽量远离底座边界，避免离底座边界太近产生边界效应，影响检测结果。
[0015]上述技术方案中，所述每个冲击弹性波激发点3.2距离对应弹性波检测点3.1之间的距离相等且距离范围均为8?10cm。该间距适合探测厚度在30cm的底座，间距太小，检测深度不够，间距太大，接收不到有效冲击弹性波。
[0016]上述技术方案中，它还包括信号放大器9，所述加速度传感器5的信号输出端通过信号放大器9连接数据采集器8的信号输入端。
[0017]一种利用上述结构进行高速铁路无砟轨道底座脱空状态检测的方法，它包括如下步骤:
[0018]步骤1:在计算机7中做出高速铁路无砟轨道底座无脱空状态结构的模型，在该模型中的各个冲击弹性波激发点3.2进行冲击弹性波激发模拟，得到各个对应弹性波检测点3.1标准的测试点参考频谱；
[0019]步骤2:将加速度传感器5安装到某一个弹性波检测点3.1的卡座2上，使加速度传感器5固定在该弹性波检测点3.1上(保证加速度传感器5与弹性波检测点3.1接触紧密)；
[0020]步骤3:通过冲击弹性波激发装置6在与步骤2中弹性波检测点3.1对应的冲击弹性波激发点3.2上激发冲击弹性波(即冲击弹性波激发装置6垂直敲击冲击弹性波激发点3.2，上述垂直敲击能够产生向下穿透底座到达基床的冲击弹性波，从而检测底座脱空情况)；
[0021]步骤4:步骤2中安装的加速度传感器5检测到由冲击弹性波在无砟轨道底座3及基床I中传播产生的加速度响应信号；
[0022]步骤5:加速度传感器5将检测到的加速度响应信号通过数据采集器8传输到计算机7(在加速度响应信号由加速度传感器5出来后先通过信号放大器9进行放大处理后送入数据采集器8)，计算机7对采集到的加速度响应信号进行傅立叶变换，获得对应的测试点频谱，将测试点频谱与步骤I中获取的测试点参考频谱进行对比，当下列三个条件有一个满足时，则说明该弹性波检测点3.1正下方区域的无砟轨道底座3与基床I存在脱空现象:当下列三个条件全部不满足时，则说明该弹性波检测点3.1正下方区域的无砟轨道底座3与基床I不存在脱空现象；
[0023]条件一:测试点频谱中有一个时刻的波长比测试点参考频谱对应时刻的波长拉伸一倍及以上；
[0024]条件二:测试点频谱中加速度响应信号的周期相比测试点参考频谱加大一倍及以上;
[0025]条件三:测试点频谱相对测试点参考频谱向低频方向移动半个周期及以上；
[0026]步骤6:根据步骤2?步骤5的方法对剩下的所有弹性波检测点3.1进行检测，判断各个剩下的弹性波检测点3.1对应正下方区域的无砟轨道底座3与基床I是否存在脱空现象。
[0027]上述技术方案的步骤3中冲击弹性波激发装置6在冲击弹性波激发点3.2上激发冲击弹性波的频率范围为400?500kHz。底座厚度30cm，该频率范围正好能够穿透底座到达基床，频率太高，弹性波不能穿透底座，检测深度不够；频率太低，弹性波直接穿透底座进入基床，浅部分辨率降低，不能准确反映底座下的情况。
[0028]本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1.一种冲击弹性波检测高速铁路无砟轨道底座脱空状态的结构，它包括基床(I)、设置在基床(I)顶面的无砟轨道底座(3)、设置在无砟轨道底座(3)上的轨道板(4)，其特征在于:所述无砟轨道底座(3)顶面的一侧沿线路方向均匀设有多个弹性波检测点(3.1)，所述每个弹性波检测点(3.1)的侧面均设有一个冲击弹性波激发点(3.2)，所述弹性波检测点(3.1)位于对应的冲击弹性波激发点(3.2)与轨道板(4)之间，它还包括计算机(7)、数据采集器(8)、能在每个弹性波检测点(3.1)上进行弹性波检测的加速度传感器(5)、能在每个冲击弹性波激发点(3.2)上进行冲击弹性波激发的冲击弹性波激发装置￠)，所述加速度传感器(5)的信号输出端通过数据采集器(8)连接计算机(7)的信号输入端。
2.根据权利要求1所述的冲击弹性波检测高速铁路无砟轨道底座脱空状态的结构，其特征在于:所述每个弹性波检测点(3.1)上还安装有用于固定加速度传感器(5)的卡座⑵。
3.根据权利要求1所述的冲击弹性波检测高速铁路无砟轨道底座脱空状态的结构，其特征在于:所述相邻两个弹性波检测点(3.1)之间的间距相等。
4.根据权利要求3所述的冲击弹性波检测高速铁路无砟轨道底座脱空状态的结构，其特征在于:所述相邻两个弹性波检测点(3.1)之间的间距相等且间距范围均为24?26cm。
5.根据权利要求1所述的冲击弹性波检测高速铁路无砟轨道底座脱空状态的结构，其特征在于:所述每个弹性波检测点(3.1)距离轨道板(4)对应侧的距离相等且距离范围均为 0.5 ?L 5cm。
6.根据权利要求1所述的冲击弹性波检测高速铁路无砟轨道底座脱空状态的结构，其特征在于:所述每个冲击弹性波激发点(3.2)距离对应弹性波检测点(3.1)之间的距离相等且距离范围均为8?10cm。
7.根据权利要求1所述的冲击弹性波检测高速铁路无砟轨道底座脱空状态的结构，其特征在于:它还包括信号放大器(9)，所述加速度传感器(5)的信号输出端通过信号放大器(9)连接数据采集器(8)的信号输入端。
【专利摘要】本实用新型公开了一种冲击弹性波检测高速铁路无砟轨道底座脱空状态的结构，无砟轨道底座顶面的一侧沿线路方向均匀设有多个弹性波检测点，每个弹性波检测点的侧面均设有一个冲击弹性波激发点，它还包括计算机、数据采集器、能在每个弹性波检测点上进行弹性波检测的加速度传感器、能在每个冲击弹性波激发点上进行冲击弹性波激发的冲击弹性波激发装置，加速度传感器的信号输出端通过数据采集器连接计算机的信号输入端。本实用新型克服地质雷达分辨率无法达到检测毫米级脱空的要求，通过对冲击弹性波的频谱特征分析，能够准确有效的评价无砟轨道底座脱空状态。
【IPC分类】E02D1-08, E02D35-00
【公开号】CN204435348
【申请号】CN201520027751
【发明人】李军, 刘铁, 曹哲明, 林昀, 崔德海, 韦德江, 李凯, 赵晓博, 刘伟
【申请人】中铁第四勘察设计院集团有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年1月15日