[发明专利]一种分布式钢轨超声检测方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢轨超声检测系统，特别是一种分布式的钢轨超声检测的方法和系统。

背景技术

随着我国经济的不断发展，铁路运输的作用显得日益突出，铁路运输线路越来越繁忙。钢轨铺设好以后，由于长时间的使用和恶劣自然环境的侵蚀，可能会导致钢轨自身的质量出现问题，如：裂缝、断裂等。因此，对铁路轨道及其构件进行缺陷检测是保证铁路安全运行的重要手段。

传统的钢轨探伤采用超声波检测的方法。超声波检测以其不介入被测工件、不影响设备正常工作的优点，得到越来越广泛的应用。超声波检测一般采用脉冲反射法，发射端发射短时脉冲波到被测工件内，若被测工件没有裂缝、细纹等缺陷，则发射波只会传播到被测工件底面并产生反射回波；若被测工件存在裂缝、细纹等缺陷，则发射波和底面的反射回波之间会出现一个或几个缺陷反射回波。

传统的钢轨探伤车通常由探头和主机组成的，包括发射，扫描，接收，信号处理，显示五个基本组成部分。而近年来随着声学材料，集成电路，微型计算机等技术的高速发展，钢轨探伤车的性能不断提高，逐步向高分辨率、多维显示、多功能、自动化的方向发展。越来越复杂的图像处理算法、自组织和自学习算法的出现对钢轨探伤车的计算性能也提出了更高的要求。

通常，传统的钢轨探伤车被设计为一个独立工作的系统，独立完成各种检测功能，这种探伤车能满足基本的检测需要。例如超声波检测图像的一维显示，二维显示等。但随着更复杂的图像处理算法、自组织和自学习算法的出现，传统的钢轨探伤车在实际应用中的局限性也越来越明显。例如：（1）探伤车的车速较慢。传统的钢轨探伤车时速最高仅有几十公里，远远不能满足日益繁忙的铁路运输和铁路维护的需要，很大程度上制约了我国铁路运输事业的进一步发展。（2）效率低下，传统的钢轨探伤都需要人工现场处理，而且探伤结果受天气、人员工作状况等因素的影响，同时，巡检人员的安全保障也有较大问题。（3）成本高，处理能力和扩展能力受限。高分辨率图像重建，三维、四维图像重建，计算机自组织和自学习的算法均需要巨大的计算量，如果每台钢轨探伤车均配备高性能的运算部件，这显然是提高了检测成本，并且对钢轨探伤车进行升级、功能扩展等会受到运算部件的处理能力的制约。（4）不能共享计算能力，造成资源浪费。传统的钢轨探伤车均是独立完成各自的检测任务，不能共享相互的计算能力。这就使得在某钢轨探伤车空闲时，其主机计算能力不能为其他钢轨探伤车所利用，造成了资源浪费。（5）使用不灵活。由于传统的钢轨探伤车要配备主机和探头，体积和重量较大，通常一条铁路轨道只允许一辆探伤车进行检测任务。

发明内容

针对现有钢轨探伤车的车速慢，效率低，成本高，不能共享计算能力，使用不灵活等缺点，本发明的目的在于提出一种分布式钢轨超声检测系统，具有检测速度快，成本低，共享计算能力，资源利用率高，使用灵活，扩展能力强等优点。本发明的目的还在于提出一种分布式钢轨超声检测系统的检测方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明所述的钢轨超声检测系统包括一个后台处理中心和多个钢轨超声检测车。后台处理中心与钢轨超声检测车之间通过通信网络进行通信。后台处理中心包括后台通信模块、管理模块、输入/输出缓冲区、数据处理模块、人机交互操作平台，后台通信模块、人机交互操作平台分别与管理模块连接，管理模块、数据处理模块、输入/输出缓冲区相互连接；钢轨超声检测车包括探头、数据采集模块、缓存、检测车通信模块、GPS模块、传动模块和控制模块。探头、数据采集模块、缓存、通信模块依次连接，控制模块分别和数据采集模块、缓存、通信模块、GPS模块、传动模块连接。

所述后台处理中心的通信模块为光纤接入设备，输入/输出缓冲区为硬盘存储器，数据处理模块是分布式的计算集群，管理模块包括用于完成钢轨超声检测车的管理认证的子模块和用于管理各检测车提交的检测数据的任务管理子模块，人机交互操作平台包括用于显示经处理后的各检测车的超声检测图像、缺陷信息和相应的GPS定位数据的显示子模块和用于对某辆检测车发出操作指令的控制子模块。

所述钢轨超声检测车采用按车站为端点分段放置，在铁轨上平行对开的方式。其中，数据采集模块为数据采集卡，缓存为RAM存储器，通信模块为网卡、GPRS调制解调器或3G调制解调器，GPS模块为GPS接收机，控制模块为嵌入式处理器。

上述分布式钢轨超声检测系统的检测方法，包括以下步骤：

步骤1，按车站为端点分段布置方式和在铁轨上平行对开的方式，在各段钢轨上放置所述钢轨超声检测车；

步骤2，系统启动，进行软硬件的初始化；