鋼軌探傷小車超聲波檢測系統(tǒng)

鋼軌探傷小車發(fā)展

鋼軌探傷對于保證鐵路運行安全起著重要的作用，早年我國鋼軌探傷小車超聲檢測系統(tǒng)多為進口，有著維護升級困難、數(shù)據(jù)傳輸與處理能力及傷損識別能力不足等問題,在近幾年我國開展超聲檢測系統(tǒng)的自主化研究，在鋼軌超聲波探傷的硬件設(shè)計、輔助系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)據(jù)處理技術(shù)及傷損識別技術(shù)等均取得了很大進展,各種鋼軌超聲波探傷檢測設(shè)備種類也越來越多。

我國基于超聲波檢測技術(shù)的鋼軌探傷小車檢測速度已從最初的40km/h提高到目前的80km/h,但所用的超聲檢測系統(tǒng)檢測能力不足逐漸凸現(xiàn)出來,主要反映在以下3個方面：

1、由于超聲波信號的模擬采集單元與數(shù)字處理單元集成在一起,耦合緊密,無法充分利用最先進的數(shù)字處理技術(shù),導致系統(tǒng)維護不便和升級困難;

2、所有數(shù)據(jù)的傳輸均采用VME總線,在超聲波回波信號多時,數(shù)據(jù)量超出總線的傳輸能力,導致既有系統(tǒng)死機;

3、系統(tǒng)對鋼軌傷損的識別能力不足,特別是對鋼軌螺孔裂紋存在漏識別現(xiàn)象。

為克服上述不足,我國特地開展了鋼軌探傷車自主化超聲檢測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究

自主化系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)自主化系統(tǒng)采用新型結(jié)構(gòu),與既有系統(tǒng)相比,增加了智能識別計算機,重新設(shè)計了空間轉(zhuǎn)換計算機的組織架構(gòu),減少了控制顯示計算機的功能。自主化系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示,包括控制顯示計算機、智能識別計算機、空間轉(zhuǎn)換計算機、超聲波探輪、里程矯正鍵盤等。空間轉(zhuǎn)換計算機中包括4塊發(fā)射接收板、4塊發(fā)射接收處理板、1塊聲程同步板、1塊通道選擇板和PXI0槽控制器。各個發(fā)射接收板結(jié)構(gòu)相同,每塊發(fā)射接收板包含4個獨立的超聲波發(fā)射接收通道,完全由模擬器件組成;各個發(fā)射接收處理板結(jié)構(gòu)相同,完全由數(shù)字器件組成。模擬器件與數(shù)字器件完全分開,可以充分利用已有的數(shù)字技術(shù)產(chǎn)品,便于系統(tǒng)維修升級。圖1自主化系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)超聲波探輪反饋回的信號首先經(jīng)發(fā)射接收處理板進行增益放大、濾波,然后進入發(fā)射接收處理板進行聲程測量,聲程測量的結(jié)果通過直接內(nèi)存存取(DirectMemoryAccess,DMA)技術(shù)傳輸給PXI0槽控制器,進行超聲波回波重定位,將所有超聲波通道閘門內(nèi)回波的聲程轉(zhuǎn)換為與回波對應的鋼軌上水平位置和深度信息,將超聲波回波重定位數(shù)據(jù)送往智能識別計算機進行傷損識別,識別后的結(jié)果送往控制顯示計算機進行B型顯示,同時,操作者通過控制顯示計算機發(fā)出增益控制指令、閘門寬度等控制數(shù)據(jù)給空間轉(zhuǎn)換計算機中的PXI0槽控制器,再通過PXI總線發(fā)送到發(fā)射接收處理板,控制超聲波信號放大增益。聲程同步板接收編碼器信號,依據(jù)列車運行速度產(chǎn)生各個超聲波通道的同步觸發(fā)信號;通道選擇板在所有的超聲波通道中選擇8路信號,送往A型顯示示波器進行顯示。