專利名稱：現(xiàn)場(chǎng)超聲檢查鐵路路軌的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及對(duì)鐵路軌道的路軌上可能存在的某些預(yù)定類型的不良的裂紋 或缺陷進(jìn)行非破壞性檢驗(yàn)的方法和裝置。本發(fā)明尤其涉及以超聲探測(cè)路軌上的裂紋、在 探測(cè)到裂紋時(shí)識(shí)別該裂紋的位置，以及記錄所探測(cè)到的裂紋的位置以備將來(lái)可能需進(jìn)行維 修，或更可能需更換路軌的活動(dòng)式耐用型裝置。更具體的是，本發(fā)明涉及用于現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)、識(shí) 別及記錄該裝置在路軌上行走時(shí)所探測(cè)到的裂紋的位置的相對(duì)地快速和靈敏的方法和裝 置。
背景技術(shù)：
由于制造過(guò)程，或由于自然環(huán)境過(guò)程和正常使用，鐵路軌道的路軌的某些有害的 裂紋會(huì)逐漸產(chǎn)生，這在鐵路行業(yè)是公認(rèn)的。這些裂紋可包括非嚴(yán)重缺陷和嚴(yán)重缺陷，嚴(yán)重缺 陷有例如橫向缺陷、軌頭垂直的完全或裂口缺陷，以及軌頭水平的完全或裂口缺陷。只要裂紋仍是不嚴(yán)重，就可繼續(xù)安全地在路軌上操作。然而，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后， 即使不嚴(yán)重的裂紋也可能惡化或退化為嚴(yán)重缺陷，并且新的裂紋將會(huì)產(chǎn)生。如果對(duì)裂紋不 加處理，所產(chǎn)生的缺陷就可能會(huì)引起一系列問(wèn)題，包括災(zāi)難性的故障及火車脫軌。災(zāi)難性的 或甚至較小的故障給鐵路行業(yè)、被運(yùn)送的貨和人以及周圍的住宅和企業(yè)帶來(lái)財(cái)政、健康和 安全上的風(fēng)險(xiǎn)。這種故障是可避免的，或至少能通過(guò)例行檢查和保養(yǎng)而降低故障頻率。而 且，選擇性的修復(fù)使例行保養(yǎng)能更具成本效益，而探測(cè)裂紋又使選擇性修復(fù)更加容易。超聲測(cè)試被用作探測(cè)路軌的裂紋或缺陷。安裝在車輛和軌道車上的檢查裝置被建 成為沿軌道行走，持續(xù)不斷地對(duì)鐵路軌道的路軌進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)超聲測(cè)試。一般而言，檢查裝置是采取安裝在車上的滑板和輪的形式。如美國(guó)專利第 4，700, 574號(hào)所示的滑板，設(shè)計(jì)采用了在滑板上的超聲換能器，該滑板沿涂覆有水的路軌被 拖動(dòng)以形成聲橋。如美國(guó)專利第6，055，862號(hào)所示，輪的設(shè)計(jì)采用了被容納在沿路軌滾動(dòng) 的小而薄壁的輪胎內(nèi)的超聲換能器。輪胎裝滿著流體，如防凍劑，以在換能器與路軌之間形 成超聲橋?，F(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)帶有很多缺點(diǎn)。例如，滑板的設(shè)計(jì)需要用大量的水，以使滑板和路 軌充分連接并減少長(zhǎng)途行程所造成的磨損。此外，滑板對(duì)于路軌行走面上的缺陷和裂紋更 加敏感。輪的設(shè)計(jì)遭受輪胎表面壁上的聲波反射所引起的聲音反響(噪音)。噪音在每次 聲發(fā)射后都降低該裝置的敏感度。此外，兩個(gè)設(shè)計(jì)都受到已知的換能器技術(shù)和結(jié)構(gòu)的限制。一些聲換能器的設(shè)計(jì)以 大體上向垂直方向發(fā)射超聲束來(lái)識(shí)別出一些路軌軌腰上的裂紋，但對(duì)路軌軌頭里面部分的 裂紋缺乏敏感度。在其他設(shè)計(jì)中，如美國(guó)專利第4，700, 574號(hào)和第6，055，862號(hào)，換能器被 放置成以與路軌的橫向和縱向平面成某些角度發(fā)射超聲束。聲束的軸線在路軌的中央垂直 縱向平面的一側(cè)與路軌相交并橫跨路軌的縱向平面伸延至另一側(cè)。這些設(shè)計(jì)識(shí)別路軌上的 另外一些裂紋，特別是路軌軌頭一側(cè)上的裂紋。還有其他一些聲換能器的設(shè)計(jì)是包括帶有 另外的聲束路徑的更加復(fù)雜的換能器組件，但在識(shí)別路軌軌頭的里面部分上的裂紋方面的能力仍是有限。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明提供了檢查和探測(cè)鐵路路軌上某類缺陷的位置的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包 括能夠在鐵路路軌上行走的車。輪組件從車上懸吊下來(lái)，并帶有充滿流體的輪胎，該車在鐵 路路軌上行走，充滿流體的輪胎在基礎(chǔ)的底層路軌的軌頭滾動(dòng)接觸。輪胎與基礎(chǔ)的底層路 軌的軌頭形成接觸區(qū)。超聲換能器被支承在輪胎內(nèi)，通過(guò)流體和輪胎把超聲束沿聲束軸線 發(fā)射進(jìn)基礎(chǔ)的底層路軌的軌頭內(nèi)。聲束軸線以與路軌的垂直縱向中線平面成大于0(零) 度的第一角度和與路軌的垂直橫向平面成大于0(零)度的第二角度傳進(jìn)路軌內(nèi)。換能器 被支承為可使聲束軸線與路軌軌頭在接觸區(qū)內(nèi)相交，相交位置從路軌的垂直縱向中線平面 向被所述超聲束穿入和檢查的軌頭的同一側(cè)偏離。另一方面，本發(fā)明提供了用于檢查和探測(cè)鐵路路軌上某類缺陷的位置的裝置。該 裝置包括與鐵路路軌的基礎(chǔ)的底層路軌滾動(dòng)接觸的輪組件。該輪組件包括與基礎(chǔ)的底層路 軌的軌頭接觸的具彈性的輪胎，輪胎裝滿著流體。至少一個(gè)超聲換能器被支承在輪組件內(nèi)， 通過(guò)流體和輪胎把超聲束沿聲束軸線以與路軌的垂直縱向中線平面成大于0(零)度的第 一角度和與路軌的垂直橫向平面成大于0 (零)度的第二角度發(fā)射進(jìn)基礎(chǔ)的底層路軌的軌 頭內(nèi)。換能器被支承在輪組件內(nèi)，使得聲束軸線與路軌軌頭相交，相交位置從縱向中線平面 向被超聲束穿入和檢查的軌頭的同一側(cè)偏離。第三方面，本發(fā)明提供了超聲檢查鐵路路軌的軌頭的方法。該方法包括以下步驟 把超聲束沿聲束軸線以與路軌的垂直縱向中線平面成大于零(0)度的第一角度和與路軌 的橫向平面成大于零(0)度的第二角度引導(dǎo)進(jìn)軌頭的上表面中。引導(dǎo)聲束軸線與路軌軌頭 的上表面相交，相交位置從垂直縱向平面向被超聲束穿入和檢查的軌頭的同一側(cè)偏離。第四方面，本發(fā)明提供了用于檢查和探測(cè)鐵路路軌上某類缺陷的位置的裝置。該 裝置包括與鐵路路軌滾動(dòng)接觸的輪組件，輪組件包括輪軸、可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在輪軸上的輪轂 以及安裝在輪轂上以在輪軸上轉(zhuǎn)動(dòng)的具彈性的輪胎。在檢查過(guò)程中，輪胎其中一部分和基 礎(chǔ)的底層路軌軌頭的上表面一部分之間形成接觸區(qū)。至少一個(gè)超聲換能器帶有聲束發(fā)射/ 接收頭。換能器被安裝在輪組件內(nèi)并從輪軸懸吊下來(lái)，發(fā)射/接收頭被置于預(yù)定距離內(nèi)，在 輪胎未被擠壓狀態(tài)時(shí)距離輪胎不多于3英寸。流體，其被置于輪組件內(nèi)，在換能器的發(fā)射 /接收頭與在輪胎和基礎(chǔ)的底層路軌之間形成接觸區(qū)的那部分輪胎之間提供唯一的超聲傳 送介質(zhì)。


在下文中，基于附圖中所示的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，以下附圖中圖1是鐵路路軌超聲檢查系統(tǒng)的示意圖，其說(shuō)明了鐵路路軌上的橫向缺陷或裂紋 以及用于探測(cè)所述裂紋的路軌超聲檢查系統(tǒng)；圖2是為鐵路路軌現(xiàn)場(chǎng)超聲檢查的用于圖1中所示的路軌檢查系統(tǒng)的車的立體 圖；以及圖3是圖4中所示的截面線3-3處所見(jiàn)的路軌以及裂紋檢查輪組件的橫截面的主 視示意圖4是路軌以及路軌檢查系統(tǒng)的輪組件的側(cè)視示意圖；圖5是圖3和4中所示的路軌以及輪組件的超聲換能器的仰視示意圖；圖6是說(shuō)明超聲束在路軌軌頭內(nèi)反射之后探測(cè)到裂紋的路軌和超聲換能器的側(cè) 視示意圖；圖7是圖6中所示的路軌、反射聲束和換能器的主視示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1顯示了檢查鐵路路軌12內(nèi)部結(jié)構(gòu)的裂紋或缺陷的鐵路路軌超聲檢查系統(tǒng)10。 所述路軌具有典型的和已知的路軌設(shè)計(jì)，其帶有軌底14、軌腰16和軌頭18。軌頭的形狀為 帶有軌距側(cè)20、軌外側(cè)22和上行走面M。為定向的目的，鐵路路軌12的方向軸被限定為 在路軌的中部或中線沿路軌上的行走路徑垂直延伸的垂直縱向平面、沿路軌上的行走路徑 水平延伸的水平縱向平面，以及垂直延伸并與路軌上的行走路徑成直角的橫向平面。系統(tǒng)10包括含有一個(gè)或多個(gè)超聲換能器觀(通常為發(fā)射-接收換能器)的裂紋 探測(cè)儀或傳感器沈，其受到通過(guò)纜32與換能器連接的中央處理器30控制而發(fā)射和接收超 聲束。按照本發(fā)明，當(dāng)中央處理器30向換能器觀發(fā)出信號(hào)時(shí)，換能器產(chǎn)生超聲束34并把 其沿聲束軸線36向路軌軌頭18發(fā)射，以致聲束軸線與路軌的上表面M在路軌垂直縱向 平面的一側(cè)相交。經(jīng)輕微折射之后，該聲束通過(guò)軌頭傳送，直至聲束被藏在軌頭內(nèi)的裂紋F 反射，在所示例子中，橢圓的橫向裂紋位于被聲束穿入的垂直縱向平面的同一側(cè)。一些超聲 束從裂紋沿聲束軸線反射回來(lái)，并通過(guò)路軌12的軌頭18傳送，透過(guò)路軌的上表面M到達(dá) 換能器26，換能器沈探測(cè)到反射回來(lái)的聲束。換能器把反射回來(lái)的聲束轉(zhuǎn)化為反射信號(hào)， 通過(guò)纜32把該反射信號(hào)發(fā)送給中央處理器30。中央處理器把反射信號(hào)與發(fā)射信號(hào)對(duì)比進(jìn) 行分析，并通過(guò)時(shí)間掃描識(shí)別裂紋F的存在、類型及位置。該結(jié)果可被存儲(chǔ)以用于日后的分 析，或被實(shí)時(shí)顯示在中央處理器的屏幕35上?，F(xiàn)參照?qǐng)D2，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例利用了車40，在檢查操作中，該車被連桿43懸吊 在沿路軌行走的軌道車或檢查車(未顯示)下，進(jìn)行路軌裂紋的現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)和識(shí)別。車40包 括一組四個(gè)凸緣車輪42，其分別與矩形底盤44的四個(gè)角連接，以在檢查操作中把車放在路 軌上時(shí)，在大體上正中的位置沿路軌引導(dǎo)該車。該車40可配有很多已知的鐵路路軌檢查裝置以及獨(dú)立操作或與本發(fā)明一起操作 的檢查附件。例如，該車可配有感應(yīng)傳感器組件46以及相關(guān)的電流感應(yīng)刷48。該車還可配 有一個(gè)或多個(gè)已知的路軌超聲檢查輪50，52，其利用以各種不同的角度設(shè)定的換能器，在輪 的前后相對(duì)于行走方向探測(cè)裂紋，以及在車下面探測(cè)路軌軌腰上的缺陷。此外，該車也可配 有多個(gè)清軌器54，以于傳感器和裂紋探測(cè)儀的前面預(yù)先從路軌除去垃圾。按照本發(fā)明，車40包括可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的輪組件60，該輪組件的直徑比普通檢查輪 50，52的直徑稍大，但也用于路軌的現(xiàn)場(chǎng)檢查。輪組件60被放置在輪50和52之間，但可被 放置在車上的任何位置，以在檢查操作中與其他探測(cè)儀一起被放下并與路軌12接觸。兩個(gè) 輪組件60的結(jié)構(gòu)是相同的，并以相同的方式(但在不同的路軌上)操作。因此，下文僅描 述其中一個(gè)輪組件60。圖3和4以不同的詳細(xì)程度顯示了輪組件60。如圖3的截面圖所示，由車支承的， 帶有跨騎輪組件的可拆支腿64，66的分叉架62的組件。一對(duì)短輪軸68，70被擋圈71，72可松開(kāi)地固定在支腿上，以便能把輪組件安裝在架62上。輪軸一旦被安裝在支腿64，66上， 就以不能轉(zhuǎn)動(dòng)的方式被固定連接至該架上。如圖3、4和5所示，輪組件60包括兩個(gè)輪轂76，78，其分別能通過(guò)輪軸承80，82在 輪軸68，70上自由地轉(zhuǎn)動(dòng)；將具彈性的輪胎84安裝在輪轂上讓其轉(zhuǎn)動(dòng)；以及把一組超聲換 能器86，88從附接在短輪軸68，70上的固定的換能器支座90懸吊下來(lái)。輪胎84由具彈性的材料例如是聚亞胺酯制成，并在微弱壓力例如是10-15磅/平 方英寸(Psi)下被裝滿流體100。輪轂上的密封件102，104跨騎在輪軸68，70上，防止流體 100從輪胎漏出。流體100優(yōu)選為水和例如是乙二醇的防凍劑的混合物以防止流體結(jié)冰。流體100用作超聲傳送介質(zhì)，在所示實(shí)施例中是超聲換能器和輪胎84之間唯一的 傳送介質(zhì)。只要換能器被支承為緊靠輪胎以提高換能器信號(hào)中的信噪比，就不需要現(xiàn)有技 術(shù)中的輔助墊塊。在優(yōu)選實(shí)施例中，輪胎84的外徑不少于八(8)英寸，且換能器被放置成 發(fā)射/接收頭在輪胎未被擠壓狀態(tài)時(shí)距離輪胎的外圍周邊不多于3英寸。輪胎的優(yōu)選外徑 為約9英寸，并且換能器優(yōu)選地被放置成在輪胎未被擠壓狀態(tài)時(shí)距離輪胎的外圍周邊不多 于2英寸。在車40被放下并且沿路軌12行走時(shí)，帶有輪轂76，78的輪胎84在輪軸68，70上 自由轉(zhuǎn)動(dòng)，以致輪胎的外圍周邊表面與路軌軌頭18的行走面M滾動(dòng)接觸。如圖3和4所 示，輪胎在微小壓力或車的重量下依靠在路軌軌頭上，這使得輪胎鼓起，與行走面形成接觸 區(qū)。在外部輪胎直徑為9英寸的優(yōu)選實(shí)施例中，路軌軌頭18沿路軌的垂直縱向平面的接觸 區(qū)應(yīng)為約4英寸，以保證換能器86，88和路軌軌頭18之間的超聲束的高傳送連接。超聲換能器86，88通過(guò)支座90被放置在輪胎84內(nèi)，以最利于探測(cè)路軌軌頭上的 裂紋的特定角度把超聲束沿軸線投射到路軌軌頭18內(nèi)。因?yàn)楦鲹Q能器被放置并定向?yàn)樽?佳地檢查一半的路軌軌頭，例如軌頭的軌距側(cè)或者軌外側(cè)，所以使用了兩個(gè)換能器。如果用 四個(gè)換能器(兩個(gè)朝向前，兩個(gè)朝向后)來(lái)檢查，把聲束對(duì)準(zhǔn)任何一個(gè)方向就更有可能發(fā)現(xiàn) 裂紋，可能就會(huì)進(jìn)一步提高檢查結(jié)果。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，僅顯示一個(gè)朝向前的換能器88和一個(gè) 朝向后的換能器86。此外，由于與換能器86面朝相反方向的換能器88的定位和操作跟換 能器86是相似的，所以下文僅討論換能器86的定位和操作。如圖3、4和5所示，超聲換能器86向下投射聲束B(niǎo)，透過(guò)流體100和輪胎84與基 礎(chǔ)的底層路軌12的軌頭18的上行走面M相交。按照本發(fā)明，換能器被放置成令聲束的軸 線36與在輪胎和路軌之間的接觸區(qū)內(nèi)的行走面相交，并且相交位置從路軌的垂直縱向平 面向折射后聲束傳送的軌頭的同一側(cè)偏離不少于0.2英寸。換言之，折射聲束的軸線并非 如例如現(xiàn)有技術(shù)美國(guó)專利第6，055，862號(hào)中的聲束51，52所示般與垂直縱向平面相交。折 射聲束與行走面相交之后，沿聲束軸線向下傳進(jìn)路軌軌頭內(nèi)，以致折射聲束以與垂直縱向 平面成約18士 10度的角度傳進(jìn)路軌軌頭(圖3中可見(jiàn))，并以與橫向平面成約60士 10度的 角度傳進(jìn)路軌軌頭(圖4中可見(jiàn))。所述角度是優(yōu)選的，并且由輪組件60中的換能器的定 位所決定。然而，已發(fā)現(xiàn)在偏離折射聲束所檢查的軌頭的同一側(cè)的位置上將聲束穿入路軌 比現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備探測(cè)到更多的缺陷或裂紋，從而所產(chǎn)生的結(jié)果得到顯著的改善。當(dāng)聲束B(niǎo)經(jīng)基礎(chǔ)的底層路軌的軌頭18傳送時(shí)，聲束被缺陷或裂紋F例如是橫向裂 紋反射，這使得一部分聲束被反射，這種反射有時(shí)被稱為回波。如果換能器是發(fā)射/接收換 能器或是另一超聲探測(cè)儀，回波就沿多個(gè)路徑傳送，通過(guò)輪胎84和流體100回到路軌軌頭18的行走面24，以致一部分回波到達(dá)換能器86。所接收到的回波由換能器轉(zhuǎn)化為信號(hào)，將 其發(fā)射回處理器30 (圖1)，在此經(jīng)過(guò)分析以確定裂紋的類型和量值。通過(guò)使從換能器86投 射的超聲束以已知的速度例如是2. 25百萬(wàn)赫(MHz)的速度脈動(dòng)，以及利用與車速同步的時(shí) 間掃描，處理器還能夠給出路軌上裂紋的位置。而且還能在處理器中查看和儲(chǔ)存全部數(shù)據(jù)。如圖6和7中所示，由于裂紋相對(duì)于聲束的方向或位置的關(guān)系，帶有軸線36的折 射聲束在進(jìn)入路軌軌頭18內(nèi)時(shí)或不會(huì)碰到或“看到”裂紋F，直到聲束從軌頭的底側(cè)110、 軌距側(cè)20、或軌外側(cè)22反射之后才碰到或“看到”裂紋F。聲束一進(jìn)入路軌軌頭，所示裂紋 F就以與折射聲束的軸線36大致平行的角度傾斜。因此，裂紋不以聲束該進(jìn)入角度有效地 攔截聲束。然而，在聲束從底側(cè)110反射之后，聲束的軸線36大體上與裂紋成直角，裂紋在 金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)呈現(xiàn)一個(gè)目標(biāo)和間斷，強(qiáng)的聲束回波會(huì)從所述目標(biāo)和間斷沿聲束軸線36反射 回超聲換能器86，以進(jìn)一步處理和探測(cè)。因?yàn)槁暿敲}沖束，所以時(shí)間掃描中反射回波的處 理會(huì)顯示出是在反射后探測(cè)到的裂紋。因此，仍然能夠準(zhǔn)確界定裂紋位置。盡管本發(fā)明已在多個(gè)實(shí)施例中被描述過(guò)，但是在不偏離本發(fā)明的精神的情況下本 發(fā)明能有很多不同的替代，這是會(huì)被理解的。例如，輪組件能與其他裂紋檢查傳感器和設(shè)備 聯(lián)合使用或單獨(dú)使用。只要能把換能器相對(duì)于路軌的位置固定，輪組件內(nèi)換能器的懸吊就 能采用以各種不同的懸吊形式。只要超聲束能在輪胎和路軌軌頭之間通過(guò)，輪胎就能由聚 乙烯之外的其他具彈性的材料制成。因而，本發(fā)明已通過(guò)說(shuō)明而非限制公開(kāi)在優(yōu)選實(shí)施例 中。
權(quán)利要求
1.一種用于路軌的現(xiàn)場(chǎng)檢查的鐵路路軌超聲檢查系統(tǒng)，包括車，其能夠在鐵路路軌上行走；輪組件，其從車上懸吊下來(lái)并具有充滿流體的輪胎，該車在鐵路路軌上行走，充滿流 體的輪胎與基礎(chǔ)的底層路軌的軌頭滾動(dòng)接觸，所述輪胎與基礎(chǔ)的底層路軌的軌頭形成接觸 區(qū)；以及超聲換能器，其被支承在輪胎內(nèi)，通過(guò)流體和輪胎把超聲束沿聲束軸線傳送進(jìn)基礎(chǔ)的 底層路軌的軌頭內(nèi)，聲束軸線以與路軌的垂直縱向中線平面成大于0 (零)度的第一角度和 與路軌的垂直橫向平面成大于0 (零)度的第二角度傳進(jìn)路軌內(nèi)，換能器被支承為可使聲束 軸線與路軌軌頭在接觸區(qū)內(nèi)相交，相交位置從路軌的垂直縱向中線平面向被所述超聲束穿 入和檢查的軌頭的同一側(cè)偏離。
2.如權(quán)利要求1所述的用于路軌的現(xiàn)場(chǎng)檢查的鐵路路軌超聲檢查系統(tǒng)，其中所述輪組 件能從車自由旋轉(zhuǎn)地懸吊下來(lái)。
3.如權(quán)利要求1所述的用于路軌的現(xiàn)場(chǎng)檢查的鐵路路軌超聲檢查系統(tǒng)，其中所述超聲 換能器是發(fā)射-接收換能器。
4.如權(quán)利要求1所述的用于路軌的現(xiàn)場(chǎng)檢查的鐵路路軌超聲檢查系統(tǒng)，其中所述超聲 換能器被激發(fā)而產(chǎn)生脈沖超聲束。
5.如權(quán)利要求1所述的用于路軌的現(xiàn)場(chǎng)檢查的鐵路路軌超聲檢查系統(tǒng)，還包括另一超聲換能器，其被支承在所述充滿流體的輪胎內(nèi)，通過(guò)流體把另一超聲束沿聲束 軸線傳送進(jìn)基礎(chǔ)的底層路軌內(nèi)，聲束軸線以與路軌的垂直縱向中線平面成大于0 (零)度的 第三角度和與橫向平面成大于0 (零)度的第四角度傳進(jìn)路軌的軌頭內(nèi)，聲束軸線在基礎(chǔ)的 底層路軌的一側(cè)與軌頭相交，相交位置從縱向中線平面向被另一超聲束穿入和檢查的軌頭 的同一側(cè)，但在橫向平面的對(duì)側(cè)偏離。
6.如權(quán)利要求1所述的用于路軌的現(xiàn)場(chǎng)檢查的鐵路路軌超聲檢查系統(tǒng)，其中所述裝滿 流體的輪胎的直徑不少于八(8)英寸。
7.如權(quán)利要求1所述的用于路軌的現(xiàn)場(chǎng)檢查的鐵路路軌超聲檢查系統(tǒng)，其中從縱向中 線平面偏離的所述位置不少于0. 2英寸。
8.如權(quán)利要求1所述的用于路軌的現(xiàn)場(chǎng)檢查的鐵路路軌超聲檢查系統(tǒng)，其中所述第一 角度在18士 10度范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1所述的用于路軌的現(xiàn)場(chǎng)檢查的鐵路路軌超聲檢查系統(tǒng)，其中所述第二 角度在60士 10度范圍內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1所述的用于路軌的現(xiàn)場(chǎng)檢查的鐵路路軌超聲檢查系統(tǒng)，其中所述換 能器以第一角度被支承，以使得路軌軌頭內(nèi)的超聲束從被超聲束穿入的軌頭的側(cè)面或底面 被反射。
11.一種用于路軌的現(xiàn)場(chǎng)檢查的裝置，該裝置包括輪組件，其與鐵路路軌的基礎(chǔ)的底層路軌滾動(dòng)接觸，所述輪組件包括與基礎(chǔ)的底層路 軌的軌頭接觸的具彈性的輪胎，輪胎裝滿著流體；以及至少一個(gè)超聲換能器，其被支承在輪組件內(nèi)，通過(guò)流體和輪胎把超聲束沿聲束軸線以 與路軌的垂直縱向中線平面成大于0(零)度的第一角度和以與路軌的垂直橫向平面成大 于0(零)度的第二角度傳送進(jìn)基礎(chǔ)的底層路軌的軌頭內(nèi)，換能器被支承在輪組件內(nèi)，使得聲束軸線與路軌軌頭相交，相交位置從縱向中線平面向被超聲束穿入的軌頭的同一側(cè)偏1 O
12.如權(quán)利要求11所述的路軌的現(xiàn)場(chǎng)超聲檢查裝置，其中所述偏離不少于0.2英寸。
13.—種超聲檢查鐵路路軌的軌頭的方法，包括以下步驟把超聲束沿聲束軸線以與路軌的垂直縱向中線平面成大于零(0)度的第一角度和與 路軌的橫向平面成大于零(0)度的第二角度引導(dǎo)進(jìn)軌頭的上表面中，引導(dǎo)聲束軸線與路軌 軌頭的上表面相交，相交位置從垂直縱向平面向被超聲束穿入的路軌軌頭的同一側(cè)偏離。
14.如權(quán)利要求13中所述的鐵路路軌的軌頭的超聲檢查方法，其中所述偏離不少于 0. 2英寸。
15.如權(quán)利要求13中所述的鐵路路軌的軌頭的超聲檢查方法，其中所述超聲束是脈沖束ο
16.如權(quán)利要求13中所述的鐵路路軌的軌頭的超聲檢查方法，還包括以下步驟 探測(cè)來(lái)自路軌軌頭上缺陷的超聲束的回波。
17.一種用于探測(cè)鐵路路軌的軌頭上所存在缺陷的超聲檢查裝置，該裝置包括 輪組件，其與鐵路路軌滾動(dòng)接觸，所述輪組件包括輪軸、可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在輪軸上的輪轂，以及安裝在輪轂上以繞輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的具彈性的輪胎，在檢查過(guò)程中，所述輪胎在一部分輪 胎和基礎(chǔ)的底層路軌軌頭的一部分表面之間形成接觸區(qū)；至少一個(gè)超聲換能器，其帶有聲束發(fā)射/接收頭，所述換能器被安裝在輪組件內(nèi)并從 輪軸懸吊下來(lái)，發(fā)射/接收頭被置于預(yù)定距離內(nèi)，其在輪胎未被擠壓狀態(tài)時(shí)距離輪胎不多 于3英寸；以及流體，其被置于輪組件內(nèi)，在換能器的發(fā)射/接收頭與在輪胎和基礎(chǔ)的底層路軌之間 形成接觸區(qū)的那部分輪胎之間提供唯一的超聲傳送介質(zhì)。
18.如權(quán)利要求17所限定的用于探測(cè)缺陷的超聲檢查裝置，其中所述輪胎的直徑不少 于八⑶英寸。
19.如權(quán)利要求17所限定的用于探測(cè)缺陷的超聲檢查裝置，其中提供超聲傳送介質(zhì)的流體包含乙二醇。
20.如權(quán)利要求17所限定的用于探測(cè)缺陷的超聲檢查裝置，其中在輪胎未被擠壓狀態(tài) 時(shí)所述發(fā)射/接收頭與輪胎之間的預(yù)定距離不多于二(2)英寸。
全文摘要
用于路軌的現(xiàn)場(chǎng)檢查的鐵路路軌超聲檢查系統(tǒng)、裝置和方法，其包括輪組件，該輪組件包括裝滿流體的輪胎和安裝在輪組件內(nèi)的超聲換能器。換能器被支承在輪胎內(nèi)，以便換能器所產(chǎn)生的超聲束帶有與鐵路路軌的軌頭相交的聲束軸線，相交位置從路軌的縱向中線平面向被超聲束穿入的軌頭一側(cè)偏離。超聲束被路軌上的裂紋以回波的形式反射?；夭ǚ祷?fù)Q能器，識(shí)別裂紋的位置。
文檔編號(hào)G01M17/03GK102084245SQ200980126916
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日
發(fā)明者R·馬克·哈維拉 申請(qǐng)人:斯百力鐵路公司