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原文传递轨道综合检测与诊断系统

专利名称：	轨道综合检测与诊断系统
摘要：	本实用新型公开了一种轨道综合检测与诊断系统，包括：依次相连的前端传感组件、伤损检测信号处理组件及智能识别处理计算机。前端传感组件发出传感激发信号，并采集由该传感激发信号产生的反馈信号。伤损检测信号处理组件对前端传感组件采集的反馈信号进行实时处理和高速输出。智能识别处理计算机对伤损检测信号处理组件输出的数据进行识别处理，并输出最终的伤损数据解算结果。本实用新型能解决现有钢轨伤损检测系统存在的检测手段单一，智能化程度低，无法实现对铁路钢轨全方位伤损检测以及全面健康状态诊断的技术问题。
专利类型：	实用新型
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	株洲时代电子技术有限公司
发明人：	罗江平;夏浪;谭勇;张东方;曹经纬;李红梁;杨四清;王文星;赵明明
专利状态：	有效
申请日期：	2020-11-27T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-01T00:00:00+0800
申请号：	CN202022813565.5
公开号：	CN215931690U
代理机构：	北京集佳知识产权代理有限公司
代理人：	刘奕
分类号：	G01N21/88;G01N27/83;G01N29/04;G01N29/44;G06V10/10;G06N3/08;G;G01;G06;G01N;G06V;G06N;G01N21;G01N27;G01N29;G06V10;G06N3;G01N21/88;G01N27/83;G01N29/04;G01N29/44;G06V10/10;G06N3/08
申请人地址：	412007 湖南省株洲市天元区黄河南路199号
主权项：	1.一种轨道综合检测与诊断系统，其特征在于，包括：依次相连的前端传感组件(20)、伤损检测信号处理组件(10)及智能识别处理计算机(12)；所述前端传感组件(20)发出传感激发信号，并采集由该传感激发信号产生的反馈信号；所述前端传感组件(20)包括：摄像传感装置(7)，用于完成对钢轨(40)外表面的实时摄像；漏磁传感装置(8)，用于对钢轨(40)内部浅表面10mm范围内的裂纹进行检测；及超声传感装置(9)，用于对钢轨(40)内部深度埋藏的缺陷进行探测；所述伤损检测信号处理组件(10)对前端传感组件(20)采集的反馈信号进行实时处理和高速输出；所述智能识别处理计算机(12)对伤损检测信号处理组件(10)输出的数据进行识别处理，并输出最终的伤损数据解算结果。 2.根据权利要求1所述的轨道综合检测与诊断系统，其特征在于：所述摄像传感装置(7)安装于钢轨(40)上方的车体(30)上，且与所述钢轨(40)保持设定距离，并包括红外激光传感器(71)及线扫描相机(72)；通过所述红外激光传感器(71)向钢轨外表面进行照射，然后采用线扫描相机(72)对钢轨外表面的图像进行拍摄。 3.根据权利要求2所述的轨道综合检测与诊断系统，其特征在于：所述漏磁传感装置(8)包括激励线圈(81)、磁芯(82)及磁敏感阵列(83)，所述激励线圈(81)缠绕在磁芯(82)上，所述磁敏感阵列(83)设置于磁芯(82)的下部，并与钢轨(40)保持设定距离；所述激励线圈(81)通电后，磁芯(82)产生感应磁场完成对钢轨(40)近表面的磁化，同时磁敏感阵列(83)完成对伤损漏磁信号的接收；所述漏磁传感装置(8)上还设置有提离值传感器，以确保所述漏磁传感装置(8)与钢轨(40)保持设定的安全距离。 4.根据权利要求3所述的轨道综合检测与诊断系统，其特征在于：所述超声传感装置(9)包括超声晶片(90)，高压脉冲信号作用于所述超声晶片(90)上，产生相应的超声信号入射之钢轨(40)的内部，同时所述超声晶片(90)通过逆压电效应接收伤损的回波信号。 5.根据权利要求4所述的轨道综合检测与诊断系统，其特征在于：所述前端传感组件(20)还包括速度编码器(6)，所述速度编码器(6)安装于轮对(100)的联轴器上；轮对(100)的转动带动速度编码器(6)产生矩形脉冲信号，通过该脉冲信号计算行驶里程和当前车速。 6.根据权利要求5所述的轨道综合检测与诊断系统，其特征在于：所述伤损检测信号处理组件(10)包括实时控制器(1)、速度及里程处理单元(2)、图像信号处理单元(3)、漏磁信号处理单元(4)及超声信号处理单元(5)；所述伤损检测信号处理组件(10)对前端传感组件(20)采集的信号进行高速数字信号处理，然后从中提取出目标结果数据，再发送至智能识别处理计算机(12)；所述实时控制器(1)与速度及里程处理单元(2)、图像信号处理单元(3)、漏磁信号处理单元(4)及超声信号处理单元(5)之间采用并行高速数据总线通信；所述实时控制器(1)与智能识别处理计算机(12)之间通过高速以太网通信进行数据交互。 7.根据权利要求6所述的轨道综合检测与诊断系统，其特征在于：所述图像信号处理单元(3)包括图像左处理单元(31)及图像右处理单元(32)，所述图像左处理单元(31)及图像右处理单元(32)均包括图像信号处理及控制模块(301)、相机控制模块(302)及图像信号接收模块(303)；所述图像信号处理及控制模块(301)实时接收来自于高速数据总线的图像触发信号，并将控制信号发送至相机控制模块(302)；所述相机控制模块(302)直接与摄像传感装置(7)进行信号接口，并启动红外激光传感器(71)产生红外光源对钢轨(40)的外表面进行照射，同时线扫描相机(72)对钢轨(40)的轨面进行图像拍摄，图像画面数据通过网络通信发送至所述图像信号接收模块(303)，然后再传送至图像信号处理及控制模块(301)进行相应的图像数字信号处理，最终处理完的图像数据结果通过高速数据总线传输至的实时控制器(1)。 8.根据权利要求6所述的轨道综合检测与诊断系统，其特征在于：所述漏磁信号处理单元(4)包括漏磁左处理单元(41)及漏磁右处理单元(42)，所述漏磁左处理单元(41)及漏磁右处理单元(42)均包括漏磁信号处理及控制模块(401)、信号调理模块(402)、提离值计算模块(403)、激励控制模块(404)、霍尔传感器阵列信号采集模块(405)及提离传感器信号采集模块(406)；所述漏磁信号处理及控制模块(401)实时监测来自于高速数据总线的漏磁触发信号，当漏磁触发信号有效时，发送控制命令至激励控制模块(404)，此时所述激励线圈(81)被施加激励电源，所述磁芯(82)产生磁化场，所述磁敏感阵列(83)接收到相应的磁场信号；所述磁敏感阵列(83)采集到的漏磁信号被传送至信号调理模块(402)进行包括隔直、放大、滤波在内的信号处理，最后传送至漏磁信号处理及控制模块(401)，实现目标伤损波形提取、幅值计算及阈值判断，最终的漏磁伤损数据结果通过高速数据总线发送至实时控制器(1)；所述提离传感器信号采集模块(406)采集提离值传感器信号，并将其发送至提离值计算模块(403)，从而实时获取所述漏磁传感装置(8)相对于钢轨(40)表面的距离；所述提离值计算模块(403)将计算得到的提离值输出至信号调理模块(402)，所述信号调理模块(402)根据提离值对放大处理的增益值进行调整以补偿提离值波动对漏磁采集信号带来的影响。 9.根据权利要求6所述的轨道综合检测与诊断系统，其特征在于：所述超声信号处理单元(5)包括超声左处理单元(51)及超声右处理单元(52)，所述超声左处理单元(51)及超声右处理单元(52)均包括逻辑控制与数字信号处理模块(501)、回波滤波放大模块(502)、超声高压激发模块(503)及回波高速采样模块(504)；所述逻辑控制与数字信号处理模块(501)实时监测来自于高速数据总线的超声触发信号，当超声触发信号有效时，产生激发控制信号并传输至超声高压激发模块(503)，所述超声高压激发模块(503)生成高压激励信号并作用于所述超声传感装置(9)的超声晶片(90)上产生超声信号，该超声信号入射至钢轨(40)的内部并产生回波信号；各个通道的超声回波被超声晶片(90)接收并转化为电信号，该电信号被所述回波高速采样模块(504)采集得到，并传输至所述回波滤波放大模块(502)进行滤波放大处理后，再输出至逻辑控制与数字信号处理模块(501)进行数字信号处理；各个通道最终处理完的超声伤损数据结果通过高速数据总线发送至所述实时控制器(1)。 10.根据权利要求6至9中任一项所述的轨道综合检测与诊断系统，其特征在于：所述速度及里程处理单元(2)实时采集速度编码器(6)的矩形脉冲信号，并向所述实时控制器(1)输出经过计算得到的车体(30)当前速度及位置信息；所述速度及里程处理单元(2)同时接收实时控制器(1)发送的触发设置信息，从而产生图像触发信号、漏磁触发信号及超声触发信号。 11.根据权利要求10所述的轨道综合检测与诊断系统，其特征在于：所述伤损检测信号处理组件(10)还包括存储器(11)，所述实时控制器(1)通过高速数据总线通信获取所述图像信号处理单元(3)、漏磁信号处理单元(4)及超声信号处理单元(5)处理完的伤损结果数据，以及速度及里程处理单元(2)处理完的速度里程数据后，先将伤损结果数据存入存储器(11)；当实时控制器(1)对伤损结果数据及速度里程数据进行统一数据融合处理时，形成按照里程位置信息编排好的伤损结果数据包，并将该数据包通过高速以太网通信发送至智能识别处理计算机(12)进行后续处理。 12.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或11所述的轨道综合检测与诊断系统，其特征在于：所述智能识别处理计算机(12)通过高速以太网通信实时获取伤损检测信号处理组件(10)处理完的伤损结果数据；所述智能识别处理计算机(12)包括：根据图像数据结果识别包括钢轨(40)外表面鱼鳞纹、剥离掉块、压痕，以及轨底扣件(60)脱落、缺失及损坏在内伤损的第一深度学习算法模块(101)；根据漏磁伤损数据结果识别包括钢轨(40)浅表面10mm范围内垂直劈裂、纵向裂纹在内伤损的第二深度学习算法模块(102)；根据超声伤损数据结果识别包括钢轨(40)内部轨头核伤、轨腰裂纹、轨底月牙伤在内伤损的第三深度学习算法模块(103)。
所属类别：	实用新型