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专利号: 2023102883499
申请人: 武汉工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种铁轨扣件检测装置,其特征在于,所述铁轨扣件检测装置包括:控制模块、发射模块、接收模块和激光评测仪;

其中,所述控制模块分别与所述发射模块以及所述接收模块连接,所述激光评测仪分别与所述发射模块和所述接收模块连接;

所述控制模块,用于在列车运行于待测铁轨且接收到扣件检测指令时生成对应的激励数字信号,并将所述激励数字信号输出至所述发射模块;

所述发射模块,用于将所述激励数字信号转换为正弦激励信号,并采用所述正弦激励信号驱动所述激光评测仪向所述待测铁轨发送探测信号,以使所述待测铁轨不同位置处产生对应的频率反馈信号;

所述激光评测仪,用于接收所述频率反馈信号,并将所述频率反馈信号转换为电压信号后输出至所述接收模块;

所述接收模块,用于接收所述电压信号并将所述电压信号转换为激励反馈信号,输出所述激励反馈信号至所述控制模块;

所述控制模块,还用于对所述激励反馈信号进行转换和计算,获得铁轨振动频率,获取所述铁轨振动频率的对应位置信息,并根据所述对应位置信息和所述铁轨振动频率绘制出一张铁轨频率位置图,基于所述铁轨频率位置图对所述待测铁轨的全部扣件进行分析,获得扣件检测结果;

所述控制模块包括:单片机和现场可编程门阵列;

其中,所述现场可编程门阵列分别和所述单片机、所述发射模块以及所述接收模块连接;

所述单片机,用于在列车运行于待测铁轨且接收到扣件检测指令时发送对应的驱动信号至所述现场可编程门阵列;

所述现场可编程门阵列,用于根据所述驱动信号生成相应的激励数字信号,并将所述激励数字信号发送至所述发射模块;

所述现场可编程门阵列,还用于对所述接收模块输出的所述激励反馈信号进行缓存;

所述单片机,还用于对所述激励反馈信号进行转换和计算得到铁轨振动频率,获取所述铁轨振动频率的对应位置信息,并根据所述对应位置信息和所述铁轨振动频率绘制出一张铁轨频率位置图,基于所述铁轨频率位置图对所述待测铁轨的全部扣件进行分析,获得扣件检测结果。

2.根据权利要求1所述的铁轨扣件检测装置,其特征在于,所述扣件检测结果为;

在所述铁轨振动频率与铁轨固有频率的差值大于预设阈值时,所述扣件检测结果为所述铁轨振动频率对应位置的扣件存在异常;

在所述铁轨振动频率与所述铁轨固有频率的差值小于所述预设阈值时,所述扣件检测结果为所述铁轨振动频率对应位置的扣件正常;

其中,所述铁轨固有频率为整条所述待测铁轨的平均振动频率。

3.根据权利要求1所述的铁轨扣件检测装置,其特征在于,所述控制模块还包括:GPS定位单元;

其中,所述GPS定位单元与所述单片机连接;

所述GPS定位单元用于实时上传所述铁轨扣件检测装置的位置信息至所述单片机。

4.根据权利要求1所述的铁轨扣件检测装置,其特征在于,所述发射模块包括:第一数模转换电路、第一差分电路、第一低通滤波电路和功率放大电路;

其中,所述第一数模转换电路一端与所述现场可编程门阵列连接,所述第一数模转换电路的另一端与所述第一差分电路的一端连接,所述第一差分电路的另一端与所述第一低通滤波电路的一端连接,所述第一低通滤波电路的另一端与所述功率放大电路的一端连接,所述功率放大电路的另一端与所述激光评测仪输入端连接;

所述第一数模转换电路,用于将所述激励数字信号转换为激励模拟信号,并将所述激励模拟信号发送至所述第一差分电路;

所述第一差分电路,用于将所述激励模拟信号转换为单输出信号,并将所述单输出信号输出至所述第一低通滤波电路;

所述第一低通滤波电路,用于对所述单输出信号进行滤波,得到正弦激励信号,并将所述正弦激励信号输出至所述功率放大电路;

所述功率放大电路,用于根据所述正弦激励信号驱动所述激光评测仪向所述待测铁轨发送探测信号。

5.根据权利要求1所述的铁轨扣件检测装置,其特征在于,所述接收模块包括:第二低通滤波电路、第二差分电路以及第二数模转换电路;

其中,所述第二数模转换电路的一端与所述现场可编程门阵列连接,所述第二数模转换电路的另一端与所述第二差分电路的一端连接,所述第二差分电路的另一端与所述第二低通滤波电路的一端连接,所述第二低通滤波电路的另一端与所述激光评测仪的输出端连接;

所述第二低通滤波电路,用于滤除所述电压信号中的高频干扰信号,获得单路差分信号,并将所述单路差分信号输出至所述第二差分电路;

所述第二差分电路,用于将所述单路差分信号转换为双路差分信号并输出至所述第二数模转换电路;

所述第二数模转换电路,用于将所述双路差分信号转换为激励反馈信号并输出至所述现场可编程门阵列。

6.根据权利要求1所述的铁轨扣件检测装置,其特征在于,所述铁轨扣件检测装置还包括:触摸屏;

其中,所述触摸屏与所述控制模块连接;

所述触摸屏,用于将用户输入的所述扣件检测指令传输至所述控制模块;

所述触摸屏,还用于接收所述控制模块上传的所述铁轨扣件检测结果,并通过所述触摸屏的显示面板向用户展示所述铁轨扣件检测结果。

7.根据权利要求1所述的铁轨扣件检测装置,其特征在于,所述铁轨扣件检测装置还包括:报警器;

其中,所述报警器与所述控制模块连接;

所述控制模块,还用于在所述扣件检测结果为扣件存在异常时发送报警信号至所述报警器;

所述报警器,用于在接收到报警信号时向用户进行告警。

8.一种铁轨扣件检测方法,应用于如权利要求1‑7任一项所述的铁轨扣件检测装置,其特征在于,所述铁轨扣件检测方法包括:获取扣件检测指令并生成对应的激励数字信号;

基于发射模块将所述激励数字信号转换为探测信号,并向待测铁轨不同位置处发射所述探测信号,以使所述待测铁轨不同位置处产生对应的频率反馈信号;

采用接收模块接收所述频率反馈信号,并将所述频率反馈信号转换为激励反馈信号;

对所述激励反馈信号进行转换和计算,获得铁轨振动频率,获取所述铁轨振动频率的对应位置信息,根据所述对应位置信息和所述铁轨振动频率绘制出一张铁轨频率位置图,基于所述铁轨频率位置图对所述待测铁轨的全部扣件进行分析,获得扣件检测结果。

9.根据权利要求8所述的铁轨扣件检测方法,其特征在于,所述获取扣件检测指令并生成对应的激励数字信号的步骤,包括:接收用户输入的扣件检测指令;

根据所述扣件检测指令生成对应频率控制信号;

根据所述频率控制信号采用直接数字式频率合成方式形成对应的激励数字信号。