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一种轨道板离缝的无损检测方法

阅读：359发布：2021-02-27

IPRDB可以提供一种轨道板离缝的无损检测方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种轨道板离缝的无损检测方法，包括以下步骤：预设或者工程现场同工况下有离缝的轨道板作为标样，在该轨道板存在离缝的位置布置多个测点，并接收离缝处产生的冲击弹性波信号；利用频谱解析，提取冲击弹性波信号，根据各测点的冲击弹性波的频谱值取频谱特征值；在待测轨道板上布置若干测点，并对测点进行坐标定位，接收逐点敲击产生的冲击弹性波信号；计算轨道板所测试信号的频谱值，取其频谱值与频谱特征值进行比对分析，对所有测点进行平面成像，获取整个轨道的离缝区域的分布状态平面图。可高效快速地识别无砟轨道的调整层离缝和离缝损伤。，下面是一种轨道板离缝的无损检测方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种轨道板离缝的无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、预设或者工程现场同工况下有离缝的轨道板作为标样，在该轨道板存在离缝的位置布置多个测点，沿测点逐次敲击，并接收离缝处产生的冲击弹性波信号；

B、利用频谱解析，提取A步骤测试的冲击弹性波信号，根据各测点的冲击弹性波的频谱值取频谱特征值；

C、在待测轨道板上布置若干测点，并对测点进行坐标定位，接收逐点敲击产生的冲击弹性波信号；

D、利用频谱解析，计算轨道板所测试信号的频谱值，取其频谱值与B步骤所述频谱特征值进行比对分析，根据C步骤确定好的坐标，对所有测点进行平面成像，获取整个轨道的离缝区域的分布状态平面图。

2.根据权利要求1所述轨道板离缝的无损检测方法，其特征在于，所述的D步骤，轨道板测试信号经过频谱分析后的频谱值大于标样频谱特征值判断为轨道板无离缝现象存在，小于频谱特征值则判断轨道板存在缺陷。

3.根据权利要求1所述轨道板离缝的无损检测方法，其特征在于，所述平面成像是指在坐标系内通过对比色显示对应测点的频谱值与频谱特征值的比对结果。

4.根据权利要求3所述轨道板离缝的无损检测方法，其特征在于，比对结果不同的相邻两测之间采用过渡色显示。

5.根据权利要求1所述轨道板离缝的无损检测方法，其特征在于，所述频谱解析采用最大熵法。

6.根据权利要求1所述轨道板离缝的无损检测方法，其特征在于，所述B步骤的频谱特征值为各测点的冲击弹性波的频谱值的平均值。

7.根据权利要求1所述轨道板离缝的无损检测方法，其特征在于，将加速度传感器布置在测点上，用激振锤或自动激振装置距离加速度传感器4-8cm的位置逐次敲击轨道板表面所布置的测点。

8.根据权利要求1所述轨道板离缝的无损检测方法，其特征在于，所述加速度传感器为内置信号放大调理电路的压电式加速度传感器。

9.根据权利要求8所述轨道板离缝的无损检测方法，其特征在于，所述加速度传感器通过低噪声屏蔽电缆与测试仪连接。

10.根据权利要求8所述轨道板离缝的无损检测方法，其特征在于，采用直流信号作为载体进行信号传输，测试信号电压值为3-5V。

说明书全文

一种轨道板离缝的无损检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高铁轨道板检测技术领域，具体涉及一种轨道板离缝的无损检测方法。

背景技术

[0002] 目前，我国高铁建设中普遍采用无砟轨道板。无砟轨道板相较于有砟轨道来说，平顺性更好、行车舒适、速度快等优点。但无砟轨道板调整层的损伤在行车荷载、温度应力等作用下会使得轨道板和调整层之间产生离缝或结构疲劳损伤。离缝面积过大或某种结构的损伤会对列车行驶造成影响，对行车安全造成危害。因此，对轨道板离缝进行有效检测，及早发现问题，及早处理，对高铁运营具有重要意义。但目前常用的轨道无损检测方法多集中在轨道高差、平整度、沉降、轨道裂纹检测上，对于轨道板的离缝检测无较为有效和准确的手段。

发明内容

[0003] 为解决现有轨道板的离缝检测效果不佳的问题，本发明提供了一种轨道板离缝的无损检测方法。可高效快速地识别无砟轨道的调整层离缝和离缝损伤。

[0004] 为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：一种轨道板离缝的无损检测方法，包括以下步骤：
A、预设或者工程现场同工况下有离缝的轨道板作为标样，在该轨道板存在离缝的位置布置多个测点，逐次沿测点敲击，并接收离缝处产生的冲击弹性波信号。

[0005] B、利用频谱解析，提取A步骤测试的冲击弹性波信号，根据各测点的冲击弹性波的频谱值取频谱特征值，以此特征值为基准进行分析待测轨道板是否存在离缝现象。

[0006] C、在待测轨道板上布置若干测点，并对测点进行坐标定位，接收逐点敲击产生的冲击弹性波信号；对测点进行坐标定位，以便于测试图形对应，设置坐标原点，并对测点进行编号，例如：
横1纵1以此类推。

[0007] D、利用频谱解析，计算轨道板所测试信号的频谱值，取其频谱值与B步骤所述频谱特征值进行比对分析，根据C步骤确定好的坐标，对所有测点进行平面成像，获取整个轨道的离缝区域的分布状态平面图。

[0008] 本发明所述的D步骤，轨道板测试信号经过频谱分析后的频谱值大于标样频谱特征值判断为轨道板无离缝现象存在，小于频谱特征值则判断轨道板存在缺陷。

[0009] 本发明所述平面成像是指在坐标系内通过对比色显示对应测点的频谱值与频谱特征值的比对结果。

[0010] 优选地，比对结果不同的相邻两测之间采用过渡色显示。

[0011] 本发明所述的频谱解析是指最大熵法进行解析，适用于冲击弹性波信号解析。

[0012] 本发明所述B步骤的频谱特征值为各测点的冲击弹性波的频谱值的平均值，具有代表性用于对比分析时准确率高。本发明所述频谱解析采用最大熵法，符合轨道板信号传播特点。

[0013] 本发明将加速度传感器布置在测点上，用激振锤或自动激振装置距离加速度传感器4-8cm的位置逐次敲击轨道板表面所布置的测点。

[0014] 优选地，所述激振锤的锤头为直径10-20mm的不锈钢球形锤头，保证测试波能量能够传播到轨道板底部，并能对缺陷进行识别，同时采用球形锤能够保证接触面积一致。

[0015] 本发明所述加速度传感器为内置信号放大调理电路的压电式加速度传感器。

[0016] 优选地，所述加速度传感器通过低噪声屏蔽电缆与测试仪连接。

[0017] 优选地，采用直流信号作为载体进行信号传输，测试信号电压值为3-5V。振动信号转化为电压，限定电压3-5V即限定了振动信号的幅度稳定。

[0018] 本发明的有益效果是：1、本发明采用击打产生的冲击弹性波技术对轨道板离缝位置进行识别，先取同等工况下离缝的轨道板作为标样，测定该标样离缝点的冲击弹性波的频谱值作为频谱特征值，将待测轨道板测得的频谱值直接与该特征值进行对比，即可准确快速地识别出轨道板的离缝和离缝损伤，准确率高达95%以上。

[0019] 2、本发明采用冲击弹性波和平面成像技术可以更直观地对轨道离缝位置以及离缝面积进行识别；传统的频谱图成像法经过多次数据合成处理，分析一块轨道板是否存在离缝用时在10-30分钟或者更多。本发明通过频谱特征值比对，直接快速成像，可在30秒-1分钟之内即可完成轨道板的全面检测成像，运算速率更高。

[0020] 3、采用内置信号放大调理电路的压电式加速度传感器，较常规的外置放大器，抗干扰能力更强，频响范围好，系统噪声低，滤波能力强，信号还原能力强，采样精度更高获取的信号品质优良。

附图说明

[0021] 图1为实施例7和实施例8的轨道板布点分布示意图。

[0022] 图2为实施例7的轨道板标样各测点的频谱值分布图。

[0023] 图3为实施例7的轨道板检测离缝区域的分布状态平面图。

[0024] 图4为实施例8的的轨道板标样各测点的频谱值分布图。

[0025] 图5为实施例8的轨道板检测离缝区域的分布状态平面图。

具体实施方式

[0026] 为了更加清楚、详细地说明本发明的目的技术方案，下面通过相关实施例对本发明进行进一步描述。以下实施例仅为具体说明本发明的实施方法，并不限定本发明的保护范围。

[0027] 实施例1一种轨道板离缝的无损检测方法，包括以下步骤：
A、预设或者工程现场同工况下有离缝的轨道板作为标样，在该轨道板存在离缝的位置布置多个测点，沿测点敲击，并接收离缝处产生的冲击弹性波信号。

[0028] B、利用频谱解析，提取A步骤测试的冲击弹性波信号，根据各测点的冲击弹性波的频谱值取频谱特征值；C、在待测轨道板上布置若干测点，并对测点进行坐标定位，接收逐点敲击产生的冲击弹性波信号；
D、利用频谱解析，计算轨道板所测试信号的频谱值，取其频谱值与B步骤所述频谱特征值进行比对分析，根据C步骤确定好的坐标，对所有测点进行平面成像，获取整个轨道的离缝区域的分布状态平面图。

[0029] 实施例2本实施例在实施例1的基础上：
所述的D步骤，所述轨道板测试信号经过频谱分析后的频谱值大于标样频谱特征值判断为轨道板无离缝现象存在，小于频谱特征值则判断轨道板存在缺陷。

[0030] 所述平面成像是指在坐标系内通过对比色显示对应测点的频谱值与频谱特征值的比对结果，相邻两测点之间采用过渡色显示。比对结果不同的相邻两测之间采用过渡色显示。

[0031] 实施例3本实施例在实施例1的基础上：
所述频谱解析采用最大熵法。

[0032] 所述B步骤的频谱特征值为各测点的冲击弹性波的频谱值的平均值。

[0033] 在进行待测轨道板的频谱值与频谱特征值的比对时，由于不同工况下的轨道板结构有差别，比如待测轨道板的厚度差异、位置和角度差异等，比对时的频谱特征值的取值会根据实际情况作适应性调整。

[0034] 所述的C步骤，若干测点的间距宜取15-35cm。

[0035] 将加速度传感器布置在测点上，用激振锤或自动激振装置距离加速度传感器4-8cm的位置逐次敲击轨道板表面所布置的测点。

[0036] 实施例4本实施例在实施例1的基础上：
所述频谱解析采用最大熵法。

[0037] 将加速度传感器布置在测点上，用激振锤或自动激振装置距离加速度传感器4-8cm的位置逐次敲击轨道板表面所布置的测点。

[0038] 实施例5本实施例在实施例1的基础上：
所述加速度传感器为内置信号放大调理电路的压电式加速度传感器。

[0039] 实施例6本实施例在实施例1的基础上：
所述加速度传感器为内置信号放大调理电路的压电式加速度传感器，具体结构见专利CN203164199U。

[0040] 所述加速度传感器通过低噪声屏蔽电缆与测试仪连接。

[0041] 采用直流信号作为载体进行信号传输，测试信号电压值为3-5V。实施例7
河南省境内某在建高速铁路CRTS Ⅲ型板式无砟轨道板疑似出现离缝现象，本发明对该高速铁路多处CRTS Ⅲ型板式无砟轨道板进行无损检测。检测方法如下：
A、在工程现场同工况下有离缝的轨道板作为标样，在该轨道板存在离缝的位置布置10 个测点，测点的间距取30cm，沿测点敲击，测试信号电压值为4V，并接收离缝处产生的冲击弹性波信号；
B、利用最大熵法进行频谱解析，提取冲击弹性波信号，得到各测点的冲击弹性波的频谱值，见图2，频谱特征值取值范围4.2KHz 4.8KHz，比对分析时根据待测轨道板的具体工况~
作适应性调整取定值进行比对；
C、在待测轨道板上布置测点，见图1，从小里程往大里程、内侧往外侧进行测点编号，测点间距为30cm，侧线间距为30cm，起始测点和测线距轨道板边缘不超过5cm，测点编号确定后，接收逐点敲击产生的冲击弹性波信号。

[0042] D、利用最大熵法频谱解析，计算轨道板所测试信号的频谱值，与频谱特征值进行比对分析，根据确定好的坐标对所有测点进行平面成像，获取整个轨道的离缝区域的分布状态平面图。

[0043] 平面图的坐标系内通过对比色显示对应测点的频谱值与频谱特征值的比对结果。频谱值大于标样频谱特征值判断为轨道板无离缝现象存在，用红色表示，小于频谱特征值则判断轨道板存在缺陷，用蓝色表示。测试结果发现部分位置确实存在严重缺陷，见图3。通过现场验证，确认该部分位置轨枕底部存在离缝，测试结果与验证结果吻合。

[0044] 实施例8对某高铁进行轨道板离缝检测，检测方法同实施例7。

[0045] 在工程现场同工况下有离缝的轨道板作为标样，测得各测点的冲击弹性波的频谱值，见图4，频谱特征值取值范围3.6KHz 4.4KHz，比对分析时根据待测轨道板的具体工况作~适应性调整取定值进行比对。现场随机测试8块板，在待测轨道板上布置测点，从小里程往大里程、内侧往外侧进行测点编号，测点间距为30cm，侧线间距为30cm，起始测点和测线距轨道板边缘不超过5cm。计算各测点频谱值与频谱特征值进行比对分析，并对所有测点进行平面成像。

[0046] 测试结果显示部分轨道板局部存在离缝，见图5。通过现场验证，确认测试结果与验证结果吻合，通过对离缝位置及离缝面积所占整块板百分比，对施工单位修补提出指导。

[0047] 以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

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