基于超聲頻譜學(xué)分析的軌道部件檢查的制作方法
【專利摘要】用于依據(jù)跨越一組振動(dòng)帶的共振反饋分布曲線而評(píng)估軌道部件的狀態(tài)的解決辦法。振動(dòng)能夠在目標(biāo)部件正常運(yùn)行過程中被引致至目標(biāo)部件內(nèi)。軌道部件的共振反饋分布曲線能夠根據(jù)磨損或損壞不同而變化，并且因此能夠被用于確定軌道部件是否能夠被安全地繼續(xù)使用。實(shí)施例包括長度選定為容許一次有單個(gè)軌道車輪在其上的被隔離的軌道段，所述軌道段帶有當(dāng)車輪經(jīng)過時(shí)能夠?qū)⑻囟ㄕ駝?dòng)引致至車輪內(nèi)的裝置組、以及能夠從車輪獲取共振信號(hào)的另一個(gè)裝置組。
【專利說明】基于超聲頻譜學(xué)分析的軌道部件檢查
[0001] 先前技術(shù)參考
[0002] 當(dāng)前申請(qǐng)要求2012年5月23日提交的題目為"Ultrasonic analysis-based inspeciton system and method for rail components"（基于超聲分析的檢查系統(tǒng)以及 用于軌道部件的方法）的共同申請(qǐng)美國臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/688, 842的優(yōu)先權(quán)，并且所述美國 臨時(shí)申請(qǐng)結(jié)合本文加以參考。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明通常涉及車輛部件的非破壞性檢查，并且特別地涉及用于評(píng)估鐵路車輪和 /或軌道運(yùn)輸系統(tǒng)的其他部件的狀態(tài)的新型創(chuàng)新性解決辦法。

【背景技術(shù)】
[0004] 幾個(gè)世紀(jì)以來評(píng)估物體對(duì)各種聲學(xué)輸入頻率的共振已經(jīng)已知作為用于確定金屬 或者其他高剛性物體或部件的狀態(tài)的方法。實(shí)際上，這個(gè)原理的一些用法可以追溯到工業(yè) 革命時(shí)期。關(guān)于軌道，早期的英國鐵路工程師敲擊火車車輪并且使用聲音確定是否存在裂 縫。當(dāng)然，鈴鐺工匠完全依賴共振以使得其產(chǎn)品發(fā)揮作用。在一個(gè)方法中，使用簡易的物理 撞錘（類似于處于自動(dòng)控制下的圓頭錘）并且比較產(chǎn)生于輪軸的兩個(gè)側(cè)面上的車輪的聲 學(xué)頻譜而確定一個(gè)車輪是否是壞的，其依據(jù)以下假設(shè)：(A)兩個(gè)好的車輪的頻譜應(yīng)當(dāng)非常 類似，以及（B)對(duì)于在一個(gè)輪軸上的兩個(gè)車輪來說具有如此類似的缺陷以致于產(chǎn)生幾乎完 全相同的頻譜是幾乎不可能的。強(qiáng)調(diào)的是，第二個(gè)假設(shè)可能不完全有效。例如，踏面擦傷 (slid-flats)由制動(dòng)器的鎖定以及之后車輪和軌道之間的摩擦導(dǎo)致，從而導(dǎo)致在車輪上的 一個(gè)位置處的平直磨損（flat wear)。在這種情況下，可以預(yù)想到的是在相同輪軸上的車輪 的平直區(qū)域?yàn)橄喈?dāng)接近完全相同的。在另一個(gè)方案中，設(shè)計(jì)并測試使用類似的基于錘的方 法的預(yù)先聲波標(biāo)記檢查系統(tǒng)，但是僅識(shí)別出已知有缺陷車輪的45 %，且錯(cuò)誤報(bào)警率接近三 分之一。
[0005] 已知使用聲音確定在這種物體中存在缺陷的其他方法。例如，發(fā)明人之前提出將 聲學(xué)信號(hào)電磁地引致至車輪內(nèi)（電磁聲學(xué)變換）并且追蹤返回信號(hào)的特征和記時(shí)。但是， 這個(gè)方法以及相關(guān)的超聲檢查方法特定地側(cè)重于定位并識(shí)別非常特定的缺陷。
[0006] 共振頻率依賴于物體的材料特性。一般說來，這個(gè)關(guān)系可以如下所述：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于共振超聲分析進(jìn)行軌道部件檢查的方法，所述方法包括： 將頻率頻譜引致至現(xiàn)場的軌道部件內(nèi)； 探測由引致出的頻率所產(chǎn)生的共振并且記錄為共振數(shù)據(jù)； 確定在共振數(shù)據(jù)的所關(guān)注的頻率頻帶內(nèi)的共振波峰的一組特性； 將所述一組特性與所預(yù)期的共振分布曲線作比較；以及 基于所述比較來確定軌道部件的狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，軌道部件為鐵路車輪。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括基于鐵路車輪的一組特性的建模來選定頻率頻 譜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括基于對(duì)一組樣本鐵路車輪的測試來選定頻率頻 譜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所預(yù)期的共振分布曲線為基于聲音的參數(shù)模型， 所述基于聲音的參數(shù)模型使用代表具體軌道部件或具體類型軌道部件的不變的特征組。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所預(yù)期的共振分布曲線基于一組已知的軌道部 件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所預(yù)期的共振分布曲線基于在軌道部件上執(zhí)行 的一組先前檢查。
8. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在使用之前基于根據(jù)所述一組先前檢查的預(yù)測 而改進(jìn)所預(yù)期的共振分布曲線。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括基于已建立的與軌道部件有關(guān)的車輛數(shù)據(jù)庫來 改進(jìn)所預(yù)期的共振分布曲線。
10. -種基于共振超聲分析進(jìn)行軌道部件檢查的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 用于將頻率頻譜的振動(dòng)引致至現(xiàn)場的軌道部件內(nèi)的引致裝置； 用于探測由引致出的振動(dòng)在軌道部件中產(chǎn)生的共振振動(dòng)的探測裝置；以及 用于通過執(zhí)行一種方法評(píng)估軌道部件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述方法包括： 將探測到的共振振動(dòng)記錄為用于軌道部件的共振數(shù)據(jù)； 確定在共振數(shù)據(jù)的所關(guān)注的頻率頻帶內(nèi)的共振波峰的一組特性； 將所述一組特性與所預(yù)期的共振分布曲線作比較；以及 基于所述比較來確定軌道部件的狀態(tài)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，軌道部件為鐵路車輪。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括鐵軌段，所述鐵軌段具有被選定為一次僅包 括軌道車輛的單個(gè)鐵路車輪的長度，并且被構(gòu)造為在鐵軌段的兩側(cè)上均與鐵軌物理地隔 離。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，用于引致振動(dòng)的裝置包括能夠引致多個(gè)選定 的頻率的壓電裝置。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，用于引致振動(dòng)的引致裝置包括能夠引致多個(gè) 選定的頻率的電磁裝置。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，用于引致振動(dòng)的引致裝置包括軌道部件行進(jìn) 所在的軌道。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，用于引致振動(dòng)的引致裝置包括移動(dòng)穿過軌道 部件行進(jìn)所在的軌道中的基本堅(jiān)直孔的沖擊器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，用于探測共振振動(dòng)的探測裝置包括與引致共 振振動(dòng)的引致裝置相同的設(shè)備。
18. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，用于探測共振振動(dòng)的探測裝置包括以下至少 之一：能夠引致多個(gè)選定的頻率的壓電設(shè)備或電磁設(shè)備。
19. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，用于探測共振振動(dòng)的探測裝置包括拋物線傳 尸簡。
20. -種基于共振超聲分析進(jìn)行鐵路車輪檢查的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 用于在鐵路車輪在軌道車輛上運(yùn)行過程中探測在鐵路車輪中產(chǎn)生的共振振動(dòng)的探測 裝置；以及 用于通過執(zhí)行一種方法評(píng)估鐵路車輪的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述方法包括： 將探測到的共振振動(dòng)記錄為用于鐵路車輪的共振數(shù)據(jù)； 確定在共振數(shù)據(jù)的所關(guān)注的頻率頻帶內(nèi)的共振波峰的一組特性； 將所述一組特性與鐵路車輪的所預(yù)期的共振分布曲線作比較；以及 基于所述比較來確定鐵路車輪的狀態(tài)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，還包括當(dāng)鐵路車輪在軌道段上方行進(jìn)時(shí)用于將共振 振動(dòng)引致至鐵路車輪中的引致裝置。
【文檔編號(hào)】G01N29/04GK104364629SQ201380026533
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2013年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月23日
【發(fā)明者】Z·F·米安, W·B·約翰遜 申請(qǐng)人:國際電子機(jī)械公司