一种用于高铁无砟轨道的路基病害检测装置的制作方法

本发明涉及地震勘探，尤其涉及一种用于高铁无砟轨道的路基病害检测装置。

背景技术：

1、目前，地震勘探利用地震波向下传递扩散中遇到不同速度或波阻抗介面的反射、散射波信息来揭示地下异常介质体的几何形态和力学性质，但在轨道板板上实施存在较大局限。现有的高铁线路检测手段包括探地雷达、超声波检测、冲击回波法等，且由于高铁轨道板内密植多层钢筋，探地雷达的分辨率和探测深度受限；超声波检测受耦合条件要求高以及高频弹性波快速衰减的技术局限，极难穿透到底座板；冲击回波在轨道板板面上进行作业，由于轨道板板底存在密实度低于轨道板板体的充填层或土工布，也局限了其探测的深度。总体来说现有的检测技术往往是针对底座板以上的轨道板及充填层介质结构，尚不能对高铁轨道板底座和路基本体进行隐患探测。

2、现有专利公开号为cn202885861u的实用新型公开了一种铁道动态检测系统，其虽可实现对铁路轨道损伤和路基病害进行监测，但并未公开具体的处理过程，且并未对干扰信号进行排除处理，进而获得的检测数据的精准度有待提升。进而亟需提出一种可有效提升路基病害检测效率与检测精准度的装置与方法。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种用于高铁无砟轨道的路基病害检测系统，旨在解决现有高铁无砟轨道的路基病害检测效率与结果无法保障的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种用于高铁无砟轨道的路基病害检测装置，所述装置包括检测车和设置在所检测车上的地震勘探仪与车载定位系统：

3、所述检测车包括车本体和位于车本体一侧的震源组件、与震源组件同侧的第一接收传感器、与震源组件不同侧的多个第二接收传感器；

4、所述车本体横跨在两条平行的钢轨上，钢轨架设在轨道板上，轨道板通过底座板铺设在路基本体上；

5、所述震源组件的接地耦合点位于轨道板外侧的底座板上，第一接收传感器、多个第二接收传感器均连接有对应的传感器脚轮，各传感器脚轮均在底座板表面运行；

6、所述检测车根据车载定位系统确定的路线运行；

7、所述地震勘探仪用于接收震源组件在预设震源点激发地震波时发出的同步信号，以及接收第一接收传感器、多个第二接收传感器采集的信号并处理反馈。

8、可选地，所述检测车还包括在钢轨上滑动运行的至少两组轨道轮、各组轨道轮通过车轴连接，车轴通过对应的多个支架固定在检测车本体上。

9、可选地，所述震源组件上设置有同步信号发生器，所述同步信号发生器用于震源组件在预设震源点激发地震波的同一时刻向地震勘探仪发送同步采集信号。

10、可选地，第一接收传感器、多个第二接收传感器均通过弹性结构与车本体连接。

11、可选地，所述震源组件通过设置在车本体上的电机驱动。

12、可选地，震源组件与第一接收传感器间隔0.5～1m。

13、可选地，震源组件与多个第二接收传感器分布呈t形。

14、可选地，预设震源点等间距设置。

15、可选地，地震勘探仪对接收的信号进行处理步骤包括：

16、获取第一接收传感器、多个第二接收传感器在各震源点激发后的地震波炮集记录；

17、获取第一接收传感器中采集的地震波记录最大振幅值ai；

18、将各组炮集记录根据最大振幅值ai对多个第二接收传感器接收的地震波记录振幅进行归一化；

19、抽取震源点与第二传感器相对位置一致的n组道集记录；

20、将n组道集记录分别去除干扰信号；

21、按震源点将去除干扰信号的n组道集记录水平叠加，得到底座板与路基本体的地震剖面。

22、可选地，多个第二接收传感器中相邻两传感器到震源组件的距离之差等于横波或面波波长λ的一半。

23、有益效果：

24、(1)本发明中的震源组件通过对轨道板外侧的底座板出露台面上激发地震波，并在线路对侧的底座板出露台面上用传感器接收，进而保证地震波信号向底座板和其下部路基本体介质内有效传播，并为底座板结构裂损、底部脱空、路基沉陷或介质松散等病害隐患的探测提供保障。以及在底座板7激发地震波极大程度上避开了轨道板四面边界产生的地震波响应信号的干扰，进一步为提高路基检测分辨率提供信号保障。并且有效规避了轨道板板间10cm左右缝隙对震源激励和检波器移动产生的干扰，从而保证了检测作业进程的连续性。

25、(2)震源能量参考归一化处理方法，避免了局部点位震源激励能量不一致带来的信号辨识干扰。

26、(3)相邻两传感器到震源激励点的距离之差等于横波或面波波长λ的一半通过多道炮集记录水平叠加可以高效压制横波或瑞利面波，突出底座板下介质结构的反射波，进一步压制了直达横波和瑞利面波等背景干扰，为隐蔽病害的响应信号辨识奠定了基础。

27、(4)基于高铁“轨下地上”结构的规则特征，采用时间域背景去除算法，降低了相关结构产生的直达波、面波、多次波等背景干扰。为隐蔽异常病害的信号分辨奠定了基础。

28、(5)通过定位系统实现等间距的震源点激发设置，实现了高效的定位激发，为后续信号分析及处理提供便利，以便提高检测效率。

29、(6)采用瞬态激励地震波记录的波动学和动力学二相性特征，为后续分析路基病害提供理论依据，进而提高检测精准度。

技术特征：

1.一种用于高铁无砟轨道的路基病害检测装置，其特征在于，所述装置包括检测车(1)和设置在所检测车(1)上的地震勘探仪(5)与车载定位系统：

2.如权利要求1所述的用于高铁无砟轨道的路基病害检测装置，其特征在于，所述检测车还包括在钢轨(14)上滑动运行的至少两组轨道轮(11)、各组轨道轮(11)通过车轴(13)连接，车轴(13)通过对应的多个支架(12)固定在检测车本体上。

3.如权利要求1所述的用于高铁无砟轨道的路基病害检测装置，其特征在于，所述震源组件(2)上设置有同步信号发生器，所述同步信号发生器用于震源组件(2)在预设震源点激发地震波的同一时刻向地震勘探仪(5)发送同步采集信号。

4.如权利要求1所述的用于高铁无砟轨道的路基病害检测装置，其特征在于，第一接收传感器(3)、多个第二接收传感器(4)均通过弹性结构与车本体连接。

5.如权利要求1所述的用于高铁无砟轨道的路基病害检测装置，其特征在于，所述震源组件(2)通过设置在车本体上的电机(16)驱动。

6.如权利要求1所述的用于高铁无砟轨道的路基病害检测装置，其特征在于，震源组件(2)与第一接收传感器(3)间隔0.5～1m。

7.如权利要求1所述的用于高铁无砟轨道的路基病害检测装置，其特征在于，震源组件(2)与多个第二接收传感器(4)分布呈t形。

8.如权利要求1至7中任一项所述的用于高铁无砟轨道的路基病害检测装置，其特征在于，预设震源点等间距设置。

9.如权利要求8所述的用于高铁无砟轨道的路基病害检测装置，其特征在于，地震勘探仪(5)对接收的信号进行处理步骤包括：

10.如权利要求9所述的用于高铁无砟轨道的路基病害检测装置，其特征在于，多个第二接收传感器(4)中相邻两传感器到震源组件(2)的距离之差等于横波或面波波长λ的一半。

技术总结本发明公开了一种用于高铁无砟轨道的路基病害检测装置，所述装置包括检测车和设置在所检测车上的地震勘探仪与车载定位系统：检测车包括车本体和位于车本体一侧的震源组件、与震源组件同侧的第一接收传感器、不同侧的多个第二接收传感器；震源组件的接地耦合点位于轨道板外侧的底座板上，第一接收传感器、多个第二接收传感器均连接有对应的传感器脚轮，各传感器脚轮均在底座板表面运行；检测车根据车载定位系统确定的路线运行；地震勘探仪用于接收震源组件在预设震源点激发地震波时发出的同步信号，以及接收第一接收传感器、多个第二接收传感器采集的信号并处理反馈。本发明旨在提升高铁无砟轨道的路基病害检测效率与检测精准度。技术研发人员：朱德兵,刘沈澍,沈国键,项诸宝,余志武,蒋丽忠,伍军,朱涵,杨天春受保护的技术使用者：高速铁路建造技术国家工程研究中心技术研发日：技术公布日：2024/5/29