一种钢轨测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及断轨检测设备领域，尤其涉及一种钢轨测试装置。


背景技术：

2.钢轨断裂会使得高速行驶的火车发生严重危害事故，因此，及时检测钢轨是否断裂是非常有必要的。超声波断轨检测是断轨检测的常见手段，通过施加超声横波、纵波、表面波到钢轨体，经过钢轨内多次反射混合并沿着钢轨体传向数据接收端，通过接收、数值化后分析得到断轨检测结果。
3.现有技术中，探伤小车等超声检测设备多为近距离探伤、小段钢轨材质分析等，通过在天窗点定期巡检，使用这些设备小范围检测费时费力，成本高昂。轨道探伤车只能在天窗点定期巡检，不能实时在线检测，影响运营调度。现有的轨道电路检测对路基、道床、钢轨及焊缝都有极高要求，对于非主要铁路运营干线改造成本极高，不符合经济要求，无法在这些运行线路上推广应用。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述问题，本实用新型一种钢轨测试装置，可先行探测钢轨传输超声波情况，根据探测结果解决确定钢轨超声波断轨检测设备的安装位置，进而一次性大规模快速安装断轨实时检测系统设备的问题。
5.本实用新型示出一种钢轨测试装置，装置包括：箱体、固定架、换能器；
6.所述箱体包括的上盖和下盖，所述上盖和所述下盖以单侧开合的方式连接在一起；
7.所述下盖内设置有支架，所述支架可拆卸设置在所述下盖内；
8.所述支架包括面板、超声波收发板、电池压板以及电池托板；
9.所述面板上设置有显示屏，所述面板设置有所述显示屏的一侧朝上，且水平设置在所述下盖内；
10.所述超声波收发板和所述电池托板依次设置在所述面板和所述下盖之间，所述超声波收发板与所述面板相连接，所述超声波收发板和所述电池托板相连接；
11.所述超声波收发板和所述电池托板之间设置有所述电池压板，且所述电池压板设置在所述电池托板上；
12.所述固定架和所述换能器可拆卸连在一起，所述固定架用以测试时将所述换能器固定到钢轨上；
13.所述换能器和所述面板电连接。
14.在一种实施方式中，所述面板上设置有多个指示灯通孔、示波器电源通孔、板孔电源通孔以及收发切换通孔；
15.所述多个指示灯通孔、所述示波器电源通孔、所述板孔电源通孔以及所述收发切换通孔设置在所述显示屏的同一侧；
16.所述示波器电源通孔、所述板孔电源通孔以及所述收发切换通孔设置在所述多个指示灯通孔和所述显示屏之间。
17.在一种实施方式中，所述超声波收发板和所述电源托板通过铜柱可拆卸连接。
18.在一种实施方式中，所述面板包括：包括一个底板和至少两个侧板；
19.所述底板上设置有所述显示屏、所述多个指示灯通孔、所述示波器电源通孔、所述板孔电源通孔以及所述收发切换通孔；
20.所述底板和至少两个侧板围成中空的第一空腔，所述第一空腔用以设置所述超声波收发板22。
21.在一种实施方式中，所述面板还包括：第一伸出部、第二伸出部以及第三伸出部；
22.所述第一伸出部设置在所述底板上，设置在远离所述显示屏且靠近所述多个指示灯通孔的一侧，所述第一伸出部的伸出方向水平于所述底板的方向；
23.所述第二伸出部设置在所述第一伸出部远离所述底板的一侧，所述第二伸出部的伸出方向垂直于所述第一伸出部的伸出方向；
24.所述第三伸出部设置在所述第一伸出部远离所述底板的一侧，且所述第三伸出部设置在所述第二伸出部和所述侧板之间，所述第三伸出部的伸出方向垂直于所述第三伸出部的伸出方向。
25.在一种实施方式中，所述第二伸出部为l型。
26.在一种实施方式中，装置还包括：电池、固定架以及充电器；
27.所述电池设置在所述电池压板以及所述超声波收发板之间；
28.所述电池置在所述下盖内；
29.所述充电器、所述固定架以及所述换能器放置在包装袋内。
30.在一种实施方式中，装置还包括：示波器；
31.所述示波器设置在所述下盖中，且固定于所述支架和所述下盖之间。
32.在一种实施方式中，装置还包括：电源转换板；
33.所述电源转换板的一端于所述示波器连接，另一端和所述电池连接；
34.所述电源转换板设置在所述下盖内。
35.在一种实施方式中，装置还包括：海绵层；
36.所述海绵层设置在所述上盖的内腔，且所述海绵层覆盖所述上盖的整个内腔。
37.由以上技术方案可知，本实用新型提供钢轨测试装置，针对现有的不具备安装轨道电路的铁路运营线路上进行大范围长距离钢轨超声波检测，测量时，将设备设置于监测点(需要两台设备，安装在待测试段钢轨两端，互为收发检测)，手提设备便携、易安装，可以及时检测钢轨质量和断轨情况，采用多脉冲激励信号，通过功率放大后施加到安装在钢轨外侧的换能器上，换能器将激励脉冲转换成超声波并传递给钢轨，远端的换能器接收到钢轨的超声导波信号后转换成可识别的电信号，经信号放大滤波、采样ad转换、数字滤波处理获取有用信号，来判断钢轨是否完好无损，从而保证设备实时监测钢轨断轨的功能需求。由于钢轨材质差异、钢轨焊缝焊接质量和道床存在的差异对超声波在钢轨中传输影响很大。钢轨超声波勘点测试装置就是要事先快速勘测好各实时在线检测设备的安装点，便于大规模一次性安装好断轨实时检测系统。可以节省大量人力物力，解决安装时出现信号传输不佳重复施工的问题。本技术通过实时在线钢轨检测，解决确定钢轨超声波断轨检测设备的
安装位置的问题。
附图说明
38.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为本技术一种钢轨测试装置的一种实施例的结构示意图；
40.图2为本技术一种钢轨测试装置中支架的一种实施例的结构示意图；
41.图3为本技术一种钢轨测试装置中面板的一种实施例的结构示意图；
42.图4为图3所示的面板的一种实施例的正视图；
43.图5为本技术一种钢轨测试装置的电连接关系示意图。
44.1-箱体，11-上盖，12-下盖；2-支架，21-面板，211-底板，212-侧板，213-第一伸出部，214-第二伸出部，215-第三伸出部，216-指示灯通孔，217-示波器电源通孔，218-板孔电源通孔，219-收发切换通孔，22-超声波收发板，23-电池压板，24-电池托板，25-固定铜柱；3-换能器；4-显示屏；5-示波器；6-电池；7-充电器；8-电源转换板；9-海绵层。
具体实施方式
45.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型实施例中的技术方案，并使本实用新型实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案作进一步详细的说明。
46.针对现有的不具备安装轨道电路的铁路运营线路，本技术提供一种便携手提箱式的钢轨测试装置，通过将成对的钢轨测试装置安装在待测试段钢轨两端，互为收发检测，进行大范围长距离钢轨超声波检测。可以理解的是，需要对存在的钢轨差异影响事先勘测清楚，确定好能满足要求的安装点。方便后续集中快速安装超声在线检测断轨设备。
47.图1为本技术一种钢轨测试装置的一种实施例的结构示意图。如图1所示，
48.装置包括：箱体1、固定架2、换能器3；所述箱体1包括上盖11和下盖12，所述上盖11和所述下盖12以单侧开合的方式连接在一起；所述下盖12内设置有支架2，所述支架2可拆卸设置在所述下盖12内；所述支架2包括面板21，所述面板21上设置有显示屏4，所述面板21设置有所述显示屏4的一侧朝上，且水平设置在所述下盖12内。
49.本技术通过设置支架2，可以将用于检测的设备或工具设置在支架2上，并固定到箱子内。同时将换能器3和固定架以及电源充电器单独包装置于背包中。测量时，将设备设置于监测点(需要两台设备，安装在待测试段钢轨两端，互为收发检测)，手提设备便携、易安装，可以及时检测钢轨质量和是否有断轨，解决确定钢轨超声波断轨检测设备的安装位置的问题。
50.优选地，显示屏4为oled显示屏，用于显示发射端和接收端运行情况。接收端可以实时查看接收超声导波信号的电压幅度、时间宽度、能量面积，以及对钢轨多周期超声波测试结果。通过双向互为收发测试，根据最终测试是否都合格确定勘测点是否符合安装超声波监测设备的要求。
51.图2为本技术一种钢轨测试装置中支架的一种实施例的结构示意图。如图2所示，所述支架2包括面板21、超声波收发板22、电池压板23以及电池托板24；所述超声波收发板22和所述电池托板24依次设置在所述面板21和所述下盖12之间，所述超声波收发板22与所述面板21相连接，所述超声波收发板22和所述电池托板24相连接；所述超声波收发板22和所述电池托板24之间设置有所述电池压板23，且所述电池压板23设置在所述电池托板24上。
52.在一种实施方式中，所述超声波收发板22和所述电池托板24通过铜柱可拆卸连接，即，可以采用固定铜柱25连接。
53.本技术提供的测试装置通过发射激励脉冲、电声转换、声电转换、信号接收处理实现钢轨传输性能的检测，确定勘测点钢轨质量的功能。超声波收发板22包括激励脉冲发射电路、滤波电路、功率放大电路、小信号滤波放大电路、采样/模数转换电路、数据滤波处理和收发管理控制的嵌入式程序。超声波收发板22是实现钢轨超声波检测的核心部件，负责激励脉冲发射、信号采集模数转换、数据处理及流程控制的所有功能。换能器3内部有压电陶瓷，是完成电声、声电转换的核心器件，高性能的换能器3是钢轨超声波检测的首要条件。
54.在一种实施方式中，装置还包括：示波器5。参见图1，所述示波器5设置在所述下盖12中，且固定于所述支架2和所述下盖12之间。
55.可以理解的是，示波器5是监视接收到来自两根钢轨的超声波信号的辅助设备。可以实时监视钢轨噪声和超声波信号强弱，配合主板判断500米～2000米间钢轨超声波传输情况，可以直观的察看到钢轨材质及钢轨焊缝对超声波信号传输的影响。
56.本技术提供的测试装置检测目标物为铁路运营线路中使用的钢轨。超声导波是施加到钢轨体的超声横波、纵波、表面波经过钢轨外表面多次反射混合并沿着钢轨体传向远端的导波信号，产生多脉冲激励信号、信号滤波放大、换能器完成声电间转换、接收端将电信号放大滤波、模数转换和数据处理、完成钢轨状态判断和显示。本技术利用脉冲激励压电陶瓷电声转换技术、信号滤波功率放大技术以及高速模数转换技术，能快速测试验证超声导波在钢轨内传输情况，确定断轨检测设备的安装点，确保发射端的超声导波通过钢轨能可靠的传输到接收端，实时监测系统能够采集到导波信号并综合判断钢轨实时状态，断轨时产生告警。
57.图3为本技术一种钢轨测试装置中面板的一种实施例的结构示意图。
58.如图3所示，在一种实施方式中，所述面板包括：包括一个底板211和至少两个侧板212；所述底板211上设置有所述显示屏、所述多个指示灯通孔、所述示波器5电源通孔、所述板孔电源通孔以及所述收发切换通孔；所述底板211和至少两个侧板212围成中空的第一空腔，所述第一空腔用以设置所述超声波收发板22。
59.在一种实施方式中，所述面板还包括：第一伸出部213、第二伸出部214以及第三伸出部215；
60.所述第一伸出部213设置在所述底板211上，设置在远离所述显示屏且靠近所述多个指示灯通孔的一侧，所述第一伸出部213的伸出方向水平于所述底板211的方向；
61.所述第二伸出部214设置在所述第一伸出部213远离所述底板211的一侧，所述第二伸出部214的伸出方向垂直于所述第一伸出部213的伸出方向；
62.所述第三伸出部215设置在所述第一伸出部213远离所述底板211的一侧，且所述
第三伸出部215设置在所述第二伸出部214和所述侧板212之间，所述第三伸出部215的伸出方向垂直于所述第三伸出部215的伸出方向。
63.在一种实施方式中，所述第二伸出部214为l型。
64.图4为图3所示的面板的一种实施例的正视图。如图4所示，在一种实施方式中，所述面板上设置有多个指示灯通孔216、示波器电源通孔217、板孔电源通孔218以及收发切换通孔219；
65.所述多个指示灯通孔216、所述示波器电源通孔217、所述板孔电源通孔218以及所述收发切换通孔219设置在所述显示屏的同一侧；
66.所述示波器电源通孔217、所述板孔电源通孔218以及所述收发切换通孔219设置在所述多个指示灯通孔216和所述显示屏4之间。
67.图5为本技术一种钢轨测试装置的电连接关系示意图。如图5所示，电池6的输出线的正极分别连接到电源开关和示波器5的充电开关的一个接线柱上；电池6的输出线的负极直接连接到超声波收发板22的电源输入接地gnd端子和电源转换板8负极焊盘上；当设备需要充电时，电池6的输入线连接充电器7；优选地，电池6输入充电线的正、负极分别连接到面板21上的充电航空插座的正、负极上。
68.电源开关的另一个接线柱通过线缆连接到超声波收发板22的电源输入端子上。
69.示波器5充电开关的另一个接线柱通过线缆连接到电源转换板8正极焊盘上。示波器5的探针bnc头连接到示波器5bnc插座上，另一端探针
①
的正极连接到超声波收发板22的a轨信号测量点的连线上，探针
②
的正极连接到超声波收发板22的b轨信号测量点的连线上，探针
①
、探针
②
的地线连接到超声波收发板的gnd端子上。
70.电源转换板8输出的正、负极分别并接到示波器5的usb数据线中正、负极线上。
71.超声波收发板22收发模式开关两端分别连接到面板21上收发按钮开关的连个接线柱上，超声波收发板22的a轨信号输出端子正、负极分别连接到面板a轨航空插头的正、负极上，超声波收发板22的b轨信号输出端子正、负极分别连接到面板21的b轨航空插头的正、负极上，a轨航空插头连接换能器3中的一个，b轨航空插头连接换能器3中的另一个。超声波收发板22的串口接线端子的+3.3v、收、发、地，分别连接显示屏4的接线端子的+3.3v、发、收、地上。
72.在一种实施方式中，装置还包括：电池6以及充电器7；所述电池6设置在所述电池压板23以及所述超声波收发板22之间；
73.所述电池6置在所述下盖内；所述充电器7、所述固定架以及所述换能器3放置在包装袋内。
74.电池6可以是锂电池，优选12v9.6ah。
75.在一种实施方式中，装置还包括：电池转换板8；所述电池转换板8的一端于所述示波器5连接，另一端和所述电池连接；所述电源转换板8设置在所述下盖12内，优选地，电源转换板的规格为12v/5v。
76.上述实施例中，显示屏4、超声波收发板22和锂电池及支架通过铜柱固定成一个整体，放入手提箱中并固定，示波器5卡接到预留的位置。充电器7、换能器3及固定架放置在单独的包装袋中。本身提供的钢轨测试装置为手提设备便携、易安装，可以及时检测是否有断轨。
77.在一种实施方式中，装置还包括：海绵层9；参见图1，所述海绵层设置在所述上盖11的内腔，且所述海绵层覆盖所述上盖11的整个内腔。
78.本技术采用和超声波断轨检测一样的超声导波探测技术，测试结果完全符合设备安装要求，避免了大规模施工时安装点不合理或存在问题反复施工的问题。在超声波钢轨断轨探测领域有很好的应用前景。
79.可以理解的是，还可以增加存储模块，把数据存起来，便于对问题进行数据分析；另外，增加报警模块，便于及时掌握断轨情况。
80.本实用新型提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本实用新型总的构思下的几个示例，并不构成本实用新型保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本实用新型方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本实用新型的保护范围。