基本信息
- 项目名称：
- 铁路钢轨磨耗智能检测装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 铁路钢轨磨耗智能检测仪是测量铁轨的损耗程度的装置，其主要原理利用光敏传感器（光敏二极管）接收激光源照射在铁轨上反射回来的激光信号，光在铁轨磨耗处的反射光会产生与铁轨完整时反射光方向上的偏差，从而照射在点阵式光敏传感器上后产生的信号也会有偏差，利用这个偏差该产品可以检测出铁轨的磨耗程度。然后运用液晶屏幕显示将数据结果直观的显示出来，在损耗较大的地方，装置会自动报警，提示工作人员及时记录。
- 详细介绍：
- 铁路导轨磨耗检测仪最大的突破就在方法创新上。突破了以往产品的方法复杂，制作困难，检测不便等缺点。该产品主要的思想是利用光敏传感器（光敏二极管）接收激光源照射在铁轨上反射回来的激光信号，光在铁轨磨耗处的反射光会产生与铁轨完整时反射光方向上的偏差，从而照射在点阵式光敏传感器上后产生的信号也会有偏差，利用这个偏差该产品可以检测出铁轨的磨耗程度。在此基础上，为了能更精确测量，该产品把光敏传感器做成3*3矩阵式以此来精确的测量铁轨的表面。当然，该产品不局限于测表面，也分别利用光敏传感器来检测铁轨的内侧和外侧，达到全方位测量以确保铁轨正常运行。当检测到铁轨有磨损时，根据传感器信号的变化，该产品将利用51单片机进行分析处理，从而使其在液晶屏上显示。由于信号变化大小不同，其在液晶上会显示不同程度以提示检测人员如何处理。为了便于检测人员能及时发现磨耗，该产品利用蜂鸣器来警报提醒工作人员及时进行处理。同时也利用发光二极管来更好的显示铁轨是轻微磨损还是严重磨损。该产品相对现已存在的铁轨检测仪来说，更加轻便实用，经济性较好，最重要的是它能够便于检测员精确的操作。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一、发明目的： 铁路钢轨损耗会影响火车正常通行，容易发生事故，钢轨损耗检测是火车正常、安全行驶的保证。传统的人工检测方法准确度差、效率低，本次研制的检测装置是对传统方法的突破，实现自动、连续检测，判断钢轨的损耗程度，维护铁路系统的正常运行，提高安全性。 二、基本思想（创新点）： 利用反射光的方向和光强大小进行检测判断：主要利用光在磨损钢轨与完好钢轨上反射路线的不同，造成其在矩阵式光敏传感器上的位置有所改变，从而改变传感器输出信号强度。在利用51单片机采集光强信号和标准原信号做对比，如果测量钢轨的磨损程度超出了允许范围，则自动记录该点的相对位置，提醒工作人员检查维护。 三、技术关键（主要技术指标）：我们研制的产品主要有两点技术性的突破： 1、点阵式传感器组：利用光敏二极管形成点阵式感光电路，增加了光源信号接收的范围，从而精确的接收激光源打在钢轨后反射光的偏差信号，更加精确的检测出钢轨的磨损程度。可以实现连续检测，单片机将这些位置数据存储以供检测人员的事后复查和准确的修复。 2、自动报警和实时显示：在进行正常检测时，检测装置可以实时显示钢轨的当前状态，钢轨损耗程度超出正常范围的时候，设备能够进行自动报警，并且及时显示磨损程度，提醒工作人员记录，节省了工作人员分析磨损程度，大量运算等时间和精力。
科学性、先进性
- 目前，公知的钢轨表面磨耗检测仪多为欧洲生产探伤设备或是简易的物理检测。但是前者结构复杂、造价昂贵，要求操作人员具有较高的操作水平，设备出动率较低；后者虽然结构简单但是检测精度过低，尤其受测量人员的主观因素影响较大，达不到最佳的检测效果。而本设计研究的自动铁路钢轨测试仪，通过点阵式激光传感器采集反射光位移，将所捕获得信号交由单片机处理，这样利用光的扫描来测量无论是在精度和操作上都具有很大的实用性和可行性，而且造价也很低，投放到生产线上能够取代当今原始的测量，不仅可以解决原始测量的费时、费力的工作量，而且相比探伤车的超声波检测更要经济适用。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中式阶段
技术转让方式
- 技术入股
作品可展示的形式
- 现场演示、图片、模型、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本设计产品是将激光发射装置，接收装置，信号处理装置，液晶显示装置，全部放在一个自动小车上。随着小车在钢轨上行驶，直接将所需要的数据显示在液晶显示装置上。 本产品主要是利用光敏传感器（光敏二极管）接收激光源照射在钢轨上反射回来的光信号，光在钢轨磨耗处的反射光会产生与钢轨完整时反射光方向上的偏差，从而照射在光敏传感器上后产生的电信号也会有偏差，利用这个偏差我们可以检测出钢轨的磨耗程度，而且这个磨耗程度也会很直观的显示到液晶显示装置上，同时，小车检测仪上也安装蜂鸣器和发光二极管，在遇到磨耗程度很大的时候会自动报警，方便工作人员检测和记录。真正做到自动化运行，省时省力。 目前，我国铁路总的营运里程将近10万公里，每年还以上千公里的速度扩建。铁路营运里程长、路况复杂、检测手段单一、新设备普及率不高，同时铁路大规模的提速要求，对钢轨磨耗检测技术提出了更高层次的要求。所以我们的产品具有广大的市场，如果投入生产将会有很好的经济利益
同类课题研究水平概述
- 目前，我国铁路工务系统主要采用人工和轨检车结合的方法对钢轨磨损程度进行检测。前者是机械接触式（道尺）手工检测，检测原理简单，但测量数据误差大，原始数不利于计算机管理而且存在工作量大、工作环境恶劣、效率低等问题。 后者探伤车检测钢轨损耗，其主要原理是系统采用超声波法，轮式传感器，信号利用计算机处理。其检测速度是40km/h。但是这种车造价太高，不仅需要要求工作人员有较强的能力，而且还要处理大量数据。从时间上和经济上都是一种负担。 国外有一种测试仪式利用超声波测距的方法进行钢轨磨耗测量，在测量精度上有所提高。可是由于测距分析显示仪比较庞大不易出动测量，同时会给工作人员加大任务量，因此也同样不宜使用。 综合以上方法，我们设想利用光学来检测钢轨损耗，同时保证其测量是不受外界干扰，最大程度上的减小误差而且经济实用。这样，我们研发了利用光敏二极管传感器为主体地矩阵式光敏钢轨检测仪，其无论是在经济实用性上还是在精度上都达到了一定的水平。无论是技术上的要求还是测量的实用性都可以说是一个测量时代的飞跃。
