用于校準和測量鐵軌的至少一部分中的機械應力的系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于校準和測量鐵軌的至少一部分的可磁化性的系統，所述鐵軌例如為用于引導運輸裝置的鐵軌。所述系統包含磁場發生器（MFP），所述磁場發生器產生垂直于所述鐵軌的縱向方向的變化的磁場。所述磁場發生器包括大致鞍形的發射線圈（W1），所述發射線圈被布置為部分地繞所述鐵軌放置。所述系統進一步包含用于測量橫向感應的感應檢測器（M5）。所述系統可進一步包含磁場發生器、磁感應檢測器和處理單元，所述磁場發生器產生沿所述縱向方向的變化的磁場，所述磁感應檢測器被布置為用于測量沿縱向方向的磁感應，所述處理單元被布置為用于：根據橫向感應來確定參考感應，以及根據縱向感應和所述參考感應來確定縱向的機械應力。
【專利說明】用于校準和測量鐵軌的至少一部分中的機械應力的系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于至少檢測鐵軌的至少一部分(例如，用于引導運輸裝置的鐵軌)中的機械應力的系統和方法。
【背景技術】
[0002]上述系統和上述方法本身是已知的。火車受到鐵軌中的應力的影響(比如，鐵軌的變形)，當火車在所述鐵軌上向前移動時，火車可被理解為上述系統和上述方法的一示例。例如，這種影響可包括:當火車在鐵軌上向前移動時火車所受到的阻力增加。所述方法通常還包括:由于鐵軌的至少一部分中存在機械應力而對鐵軌的變形進行目視檢測。
[0003]目前，無縫軌道幾乎一直被使用。也就是說，在軌道的鐵軌中沒有間斷。具體導致了:溫度改變并且例如駕駛火車引起鐵軌中的拉應力或壓應力。
[0004]鐵軌中形成的力可導致“鐵軌屈曲”。這是一種發生在鐵軌中的縱向力非常大從而使得與鐵軌連接(和/或例如固定到軌枕上)的道床和/或鐵軌自身的剪切阻力不能阻止鐵軌達到其屈曲點時的現象。所述屈曲點為實質上直的物體可由于沿縱向方向施加在其上的力而不再保持很直，但是會彎曲(屈曲)。所述屈曲通常突然地發生，并且鐵軌屈曲為其中的一個示例。使鐵軌屈曲所需的力的大小取決于:例如，鐵軌鋪設地有多直，所述道床可提供多少橫向阻力，以及與鐵軌的單位長度的鐵軌連接的軌枕的數量。
[0005]如上文所述，所述系統、所述使用目視檢測所述鐵軌的方法以及“鐵軌屈曲”的現象標志所述機械應力出現在導致產生機械應力的所述現象的極晚的階段。
[0006]本 申請人:的國際專利申請W02006/080838提出了一種用于在早期階段檢測鐵軌的至少一部分中的機械應力的系統和方法，使得如果需要的話所述鐵軌能夠被更換，或在所述鐵軌發生屈曲之前能夠被調整。所述系統和方法考慮到測量沿鐵軌的縱向方向的整體應力。在此，在鐵軌中測量局部應力和/或局部應力變化可能是次要的。鐵軌通常為比如鋼軌的可磁化的金屬鐵軌。
[0007]鐵軌的相應部分的可磁化性的性質如下:能夠在不需要鐵軌的相應部分被移動的情況下以及在沒有存在于鐵軌大體上受影響的相應部分中的任何機械應力的情況下被確定。本發明由所謂的維拉里效應(Villari effect)將會發生于鐵軌中的見解而產生。簡言之，關于這點，所述效應包括:如通過維拉里效應可知，鐵軌的可磁化性受存在于鐵軌中的機械應力的影響。
[0008]因此，根據鐵軌的相應部分的可磁化性，所述系統被布置為用于至少檢測鐵軌的至少一部分(例如，用于引導運輸裝置的鐵軌)中的機械應力，其中所述系統被配置為具有用于產生至少一個預定的變化的磁場的磁場發生器，使得鐵軌的相應部分位于所述場中，并且所述系統被配置為具有用于測量鐵軌的相應部分對于其位于所述磁場中的響應的測量系統。所述磁場發生器可包括至少一個導電的彎曲部，所述導電的彎曲部被布置為能夠被至少部分地繞所述鐵軌放置。
[0009]關于這點，應理解，沿確定方向延伸的磁場意味著磁場線或多或少平行于所述確定方向延伸。
[0010]針對所述系統的校準，W02006/080838提出了所述系統可被配置為具有至少一個可磁化性的參考對象，所述參考對象具有預定的可磁化性。這允許鐵軌的相應部分中的機械應力的相對確定。這是因為相對磁感應(與參考對象的感應有關的鐵軌的相應部分中的感應)能夠被確定。測量系統可包括用于確定參考對象中的磁感應的參考測量線圈。可選地，提供所述參考測量線圈還可以與提供所述磁場發生器的彎曲部和提供確定鐵軌的相應部分中的磁感應的測量線圈相結合。可替代地，W02006/080838的圖1的實施例可被配置為具有測量系統并且(可選地)具有第二磁場發生器，所述測量系統被布置為用于沿垂直于(transverse to)鐵軌的相應部分的縱向方向的方向測量磁感應,所述第二磁場發生器產生磁場，所述磁場沿垂直于所述鐵軌的相應部分的縱向方向的方向延伸。已發現，因為所述鐵軌沿垂直于鐵軌的相應部分的縱向方向的方向的可磁化性不會或幾乎不會變化，和/或不同于由于沿鐵軌的相應部分的縱向方向的機械應力而導致的沿鐵軌的相應部分的縱向方向的可磁化性而變化，所以沿垂直于鐵軌的相應部分的縱向方向的方向的磁感應能夠被用作用于鐵軌的相應部分中的無應力情況的參考值(校準值)。因此，相應的參考對象將不是必要的。
【發明內容】
[0011]本發明的目標在于進一步改進上文的校準方法并提供一種校準裝置和被布置為使用在其中的測量系統。
[0012]另外，根據本發明，提供了一種用于測量鐵軌的至少一部分(例如，用于引導運輸裝置的鐵軌)的可磁化性的校準系統，所述系統被布置為在使用中具有縱向方向，所述縱向方向與鐵軌的至少一部分的縱向方向對齊。所述系統被配置為具有磁場發生器，所述磁場發生器產生沿垂直于所述校準系統的縱向方向的方向的至少一個預定的變化的磁場。也就是，在使用中所產生的磁場將垂直于鐵軌的至少一部分的縱向方向。所述磁場發生器包括大致鞍形的發射線圈，所述發射線圈被布置為在使用中部分地繞所述鐵軌放置并且在使用中在所述鐵軌的兩側(either side)大體上沿所述鐵軌的縱向方向延伸。所述系統進一步被配置為具有磁感應檢測器，所述磁感應檢測器被布置為用于測量沿垂直于所述校準系統的縱向方向的方向定向的磁感應。也就是，在使用中，所述磁感應檢測器將檢測沿垂直于鐵軌的至少一部分的縱向方向的方向的磁感應。在使用中，所檢測的磁感應將會是鐵軌位于所產生的磁場中的相應部分(respective part)的響應。所述發射線圈沿所述校準系統的縱向方向的長度比大致鞍形的線圈的沿大體上正交于所述校準系統的縱向方向的方向測量的尺寸大至少4倍。
[0013]所述大致鞍形的發射線圈提供了以下優點:不需繞所述鐵軌成環，所述線圈可被放置在所述鐵軌之上。所述大致鞍形的發射線圈包括第一不完全的導電的彎曲部(turn)和第二不完全的導電的彎曲部，所述第一不完全的導電的彎曲部被布置為部分地繞所述鐵軌放置，所述第二不完全的導電的彎曲部被布置為部分地繞所述鐵軌放置。所述第一不完全的彎曲部和/或所述第二不完全的彎曲部可以為大致U形，以便部分地繞所述鐵軌放置。所述第一不完全的彎曲部和/或所述第二不完全的彎曲部可在包含正交于所述縱向方向的至少一個方向的平面中延伸。優選地，所述第一不完全的彎曲部和第二不完全的彎曲部中的每個各自在其自身的大體上正交于所述縱向方向的平面內延伸。所述第一不完全的彎曲部和第二不完全的彎曲部通過第一縱向部分和/或第二縱向部分來相互導電地連接，所述第一縱向部分和/或第二縱向部分在使用中在鐵軌的兩側上大體上沿所述校準系統的縱向方向延伸。
[0014]所述發射線圈的第一縱向部分和/或第二縱向部分產生沿正交于鐵軌的縱向方向的方向的磁場分量。這些磁場分量可用于確定鐵軌沿垂直于鐵軌的縱向方向的方向的橫向可磁化性。所述橫向可磁化性表示鐵軌沒有機械應力。所述第一不完全的導電的彎曲部和第二不完全的導電的彎曲部產生沿鐵軌的縱向方向的磁場分量。這些磁場分量可用于確定鐵軌沿鐵軌的縱向方向的縱向可磁化性。所述縱向可磁化性表示在鐵軌的至少一部分中存在機械應力。然而，發明人已發現，通過所述第一不完全的導電的彎曲部和第二不完全的導電的彎曲部產生的縱向磁場分量可干擾所述橫向可磁化性的測量。這可能會引起將鐵軌的應力情況校準以克服錯誤的結果。可替代地或另外地，考慮到潛在的干擾元件(比如，將鐵軌固定到軌枕上的固定裝置)，這可能致使設置用于正確校準的校準裝置。
[0015]然而，發明人已實現，如果發射線圈沿鐵軌的縱向方向的長度比沿大體上正交于所述鐵軌的方向測量的所述第一不完全的彎曲部和/或第二不完全的彎曲部的尺寸大至少4倍，大致鞍形的發射線圈可以被便利地用于精確地確定橫向可磁化性。于是，所述大致鞍形的發射線圈提供了磁場，使得在中心處，所述磁場大體上獨特地(uniquely)垂直于所述鐵軌的縱向方向。所述不完全的彎曲部處附近產生的縱向磁場分量于是遠離所述發射線圈的中心足夠遠，以不會消極地影響確定所述橫向可磁化性的能力。
[0016]發明人還實現了，通過所述發射線圈，可用所述發射線圈的中心處附近的檢測器確定橫向可磁化性并且用所述第一不完全的彎曲部和/或第二不完全的彎曲部處附近的另一檢測器確定縱向可磁化性。這將在下文更詳細地說明。
[0017]優選地，所述磁感應檢測器沿所述校準系統的縱向方向具有的尺寸比所述發射線圈的長度小至少5倍。這提供了:所述磁感應檢測器能夠被放置在通過大致鞍形的發射線圈產生的磁場大體上垂直于所述鐵軌的縱向方向的位置處并且延伸。優選地，所述磁感應檢測器被放置為與鐵軌相鄰且處于發射線圈的中心處或發射線圈的中心處附近。
[0018]優選地，所述此感應檢測器包括接收線圈。
[0019]優選地，所述接收線圈沿第三方向的尺寸大于所述鐵軌沿所述方向的尺寸，所述第三方向正交于所述校準系統的縱向方向并且正交于所述橫向磁場的方向。這提供了以下優點:沿所述第三方向對齊所述接收線圈不是關鍵的。
[0020]當所述大致鞍形的發射線圈被放置在鐵軌的上部時，所述發射線圈沿鐵軌的縱向方向的長度優選地比大致鞍形的發射線圈沿大體上正交于鐵軌的垂直向上的方向的高度大至少4倍。在這種情況下，優選地，所述大致鞍形的發射線圈被布置為在所述發射線圈的中心處或所述發射線圈的中心處附近產生沿大致豎直方向的磁場。于是，優選地，所述感應檢測器(例如，接收線圈)被放置在所述鐵軌(頂部)的上方且處于發射線圈的中心處或發射線圈的中心處附近。
[0021]優選地，所述發射線圈沿鐵軌的縱向方向的長度比沿大體上正交于鐵軌的方向測量的第一不完全的彎曲部和/或第二不完全的彎曲部的尺寸大至少6倍，更優選地，大至少10倍。[0022]本發明還涉及一種校準和測量鐵軌的至少一部分中的機械應力的測量系統，所述校準和測量根據鐵軌(例如，用于引導運輸裝置的鐵軌)的相應部分的可磁化性來進行。所述測量系統被布置為在使用中具有縱向方向，所述縱向方向與鐵軌的至少一部分的縱向方向對齊。所述測量系統被配置為具有第一磁場發生器，所述第一磁場發生器產生沿垂直于所述縱向方向的方向的至少一個預定的變化的磁場。所述測量系統包括第一磁感應檢測器，所述第一磁感應檢測器被布置為用于測量沿垂直于所述縱向方向的方向定向的磁感應。所述測量系統進一步被配置為具有第二磁場發生器，所述第二磁場發生器產生沿所述縱向方向的至少一個預定的變化的磁場。所述測量系統包括第二磁感應檢測器，所述第二磁感應檢測器被布置為用于測量沿所述縱向方向定向的磁感應。所述測量系統包含處理單元，所述處理單元被布置為根據測量到的沿垂直于所述縱向方向定向的磁感應來確定參考感應，所述參考感應表示測試下的鐵軌的至少一部分沒有應力的情況。所述處理單元進一步被布置為根據測量到的沿所述縱向方向定向的磁感應和所述參考感應來確定沿鐵軌的縱向方向的機械應力。
[0023]所述第一磁場發生器和所述第二磁場發生器是同一個(one and the same)。
[0024]優選地，所述第一磁場發生器包括大致鞍形的發射線圈，所述發射線圈被布置為在使用中部分地繞鐵軌放置并且在使用中在鐵軌的兩側大體上沿鐵軌的縱向方向延伸。所述發射線圈沿所述縱向方向的長度比沿大體上正交于所述縱向方向的方向測量的大致鞍形的線圈的尺寸大至少4倍。
[0025]優選地，所述大致鞍形的發射線圈包括第一不完全的導電的彎曲部和第二不完全的導電的彎曲部，所述第一不完全的導電的彎曲部被布置為部分地繞所述鐵軌放置，所述第二不完全的導電的彎曲部被布置為部分地繞所述鐵軌放置。所述第一不完全的彎曲部和/或所述第二不完全的彎曲部可以大致U形，以便部分地繞所述鐵軌放置。所述第一不完全的彎曲部和/或所述第二不完全的彎曲部可在包含正交于所述縱向方向的至少一個方向的平面中延伸。優選地，所述第一不完全的彎曲部和第二不完全的彎曲部中的每個各自在其自身的大體上正交于所述縱向方向的平面內延伸。所述第一不完全的彎曲部和第二不完全的彎曲部通過第一縱向部分和/或第二縱向部分來相互導電地連接，所述第一縱向部分和/或第二縱向部分在使用中在鐵軌的兩側上大體上沿所述校準系統的縱向方向延伸。
[0026]所述發射線圈的第一縱向部分和/或第二縱向部分可形成第一磁場發生器，所述第一磁場發生器被布置為用于產生沿正交于鐵軌的縱向方向的方向的磁場分量。這些磁場分量可用于確定鐵軌沿垂直于鐵軌的縱向方向的方向的橫向可磁化性。所述橫向可磁化性表示鐵軌沒有機械應力。所述第一不完全的導電的彎曲部和第二不完全的導電的彎曲部可形成第二磁場發生器，所述第二磁場發生器被布置為用于產生沿鐵軌的縱向方向的磁場分量。這些磁場分量可用于確定鐵軌沿鐵軌的縱向方向的縱向可磁化性。所述縱向可磁化性表示在鐵軌的至少一部分中存在機械應力。因為取決于存在的機械應力，所述鐵軌沿磁場方向的可磁化性(磁感應)能夠被確定。因此這允許確定大體上平行于所述鐵軌的相應部分的縱向方向指向的壓力或張力。
[0027]具體地，所述磁場發生器包括用于產生磁場的至少一個導電的彎曲部。這提供了以下優點:將要產生的磁場的大小能夠被精確地確定。這是因為(例如，線圈內部的)磁場的強度與彎曲部的數量和連通這些彎曲部的電流的強度成比例。[0028]優選地，所述第二磁感應檢測器包含用于檢測磁感應的至少一個導電的彎曲部。
[0029]優選地，所述第二磁感應檢測器的至少一個彎曲部被布置為至少部分地繞所述鐵軌放置。這提供了以下優點:所述鐵軌位于磁場能夠被認為是已知的并且最好被限定的位置。結果，所謂的維拉里效應能夠盡可能地被確定，以便甚至相對小的機械應力能夠被檢測并且精確確定相對大的機械應力成為可能。
[0030]所述第二磁感應檢測器的彎曲部的至少一部分可包括導電的板部件。所述板部件可被簡單地放置在鐵軌的相應部分的支撐部之間的鐵軌的下方或上方。此外，確定所述彎曲部和鐵軌之間的距離相當地清楚，這有利于在例如鐵軌的不同部分上再現所述測量。
[0031]所述磁感應檢測器被布置為用于確定所述鐵軌的相應部分中的磁感應。因此，所述鐵軌位于所述磁場的鐵軌的響應被直接確定。在這種情況下，導出的磁感應之間的關系的結果和導出的結果不按順序并且排除潛在的系統的和/或其它的錯誤。
[0032]所述第二磁感應檢測器可被配置為具有測量線圈，所述測量線圈測量鐵軌的相應部分中的磁感應。所述測量線圈相對于所述鐵軌的相應部分的位置能夠被非常精確地確定，這有利于再現所述測量。在特定的實施例中，所述校準系統和/或測量系統沿預定路徑大體上沿鐵軌的相應部分的縱向方向可移動，使得所述鐵軌的相繼部分(successiveparts)相繼地處于所述磁場中，并且這些相繼部分的對于它們位于所述磁場中的響應能夠被確定。因此，以有效且可再現的方式，在所述鐵軌的許多相互不同的部分上，不論所述鐵軌的相應部分中是否存在機械應力都能夠確定所述響應。還可確定參考感應和/或相對于相互的機械應力。也就是，與鐵軌的縱向方向有關的應力曲線將在所述情況下獲得。所謂的峰值應力于是能夠相對簡單地觀測到。
[0033]例如，所述校準系統和/或所述測量系統可被配置為具有可移動裝置，所述可移動裝置使所述系統沿所述鐵軌并且可選地在所述鐵軌之上轉動，使得所述鐵軌的相繼部分相繼地位于所述磁場中，并且這些相繼部分的對它們位于所述磁場中響應能夠被確定。所述校準系統和/或所述測量系統還可沿“鐵軌”移動，所述“鐵軌”已被專門構造用于引導所述系統。后一實施例提供了以下優點:待確定其中的機械應力的鐵軌仍可用于運輸裝置(所述鐵軌最初打算用于引導運輸裝置)的引導。
[0034]在特定的實施例中，所述第二感應檢測器的至少一個彎曲部的多個部分可被放置在第一相對位置和至少一個第二相對位置處；當處于所述第一相對位置時，所述多個部分能夠相對于鐵軌的一部分呈現(assume)這樣的預定位置:使得該鐵軌的一部分能夠被有效地包含在預定磁場內；并且當處于所述至少一個第二相對位置時，能夠在另一鐵軌的一部分處用再一次處于所述第一位置的所述多個部分直接替換所述至少一個彎曲部。
[0035]所述第二感應檢測器的所述至少一個彎曲部的實施例能夠在所述鐵軌的兩個支撐部之間實際上至少完全地圍繞所述鐵軌。在產生磁場并確定包含在所述磁場中的相應部分的響應之后，所述至少一個彎曲部能夠開始進入所述第二位置。所述第二位置允許位于支撐部的一側上的所述至少一個彎曲部(所述至少一個彎曲部來自由磁場發生器的彎曲部圍繞的鐵軌的一部分)可移動至鐵軌位于所述支撐部的另一側上的部分
[0036]所述第二感應檢測器的所述至少一個彎曲部的各個部分(respective parts)可在所述第一位置和所述至少一個第二位置均相互連接。結果，移動所述至少一個彎曲部能夠成為相當不復雜且簡單的操作。[0037]具體地，所述第二感應檢測器的所述至少一個彎曲部包括鉸鏈連接部。這進一步便利于將所述至少一個彎曲部從鐵軌位于支撐部的一側上的部分移動至鐵軌位于所述支撐部的另一側上的部分的簡單操作。具體地，所述至少一個彎曲部的各個部分在所述第一相對位置一起形成連續的整體并且在所述至少一個第二位置形成間斷的(interrupted)整體。因此，磁感應可沿平行于所述鐵軌的縱向方向的方向被檢測。這是因為所述至少一個彎曲部能夠繞所述鐵軌配置。所述彎曲部的各個部分于是處于所述第一相對位置并且可被認為是封閉其自身的整體。如果必要的話，所述至少一個彎曲部能夠被再次移動。所述至少一個彎曲部的各個部分于是開始進入其中一個所述第二相對位置，最初封閉自身的整體被間斷。所述各個部分于是能夠再次繞所述鐵軌被配置在別處。其中一個可能性仍是，同樣在不需要太多復雜的操作的相同的測量系統的幫助下，這種測量系統可檢測所述鐵軌的其它部分上的磁感應。
[0038]所述第二感應檢測器的多個部分還可被放置在第一相對位置和至少一個第二相對位置，當處于所述第一相對位置時，所述多個部分可相對于所述鐵軌的一部分呈現預定位置，并且當處于所述至少一個第二相對位置時，沿預定方向，所述測量系統的所述多個部分之間的距離大于處于所述第一相對位置時這些部分之間的距離。這還增加了以下可能性:在所述第一位置，所述第二感應檢測器能夠通過緊緊地圍繞所述部分來精確地確定位于磁場中的所述鐵軌的一部分的響應。于是，所述第二感應檢測器的各個部分可以開始進入第二位置并且因此從所述所述相應部分中移出，以便于是被配置在例如所述鐵軌的另一部分處。
[0039]在此，還包含了:所述第二感應檢測器的各個部分在所述第一位置和所述至少一個第二位置保持相互連接。這能夠創建非常便利布置的第二感應檢測器。所述第二感應檢測器的各個部分非常容易控制。所述第二感應檢測器還可包括鉸鏈連接部。此外，還包含了:所述第二感應檢測器的所述部分在所述第一相對位置一起形成為連續的整體并且在所述第二位置形成為間斷的整體。
[0040]在另一實施例中，包含了:所述校準系統和/或所述測量系統被配置為具有用于確定運動速度的速度計，其中，預定的磁場發生器沿所述鐵軌的相應部分的縱向方向可有效地移動。當所述實施例與上文所述的實施例結合時，所述實施例是有優勢的，上文所述的實施例為:所述磁場發生器和所述感應檢測器沿預定路徑可移動，使得所述鐵軌的相繼部分相繼地位于所述磁場中，并且這些相繼部分的對它們位于所述磁場中的響應能夠被確定。例如，測量數據可被存儲為時間函數。當開始的位置和系統的速度已知時，所述測量數據可與所述鐵軌的一部分上的位置關聯。
[0041]具體地，包含了:所述校準系統和/或所述測量系統被配置為具有可移動裝置，所述可移動裝置使所述磁場發生器和所述感應檢測器沿所述鐵軌并且可選地在所述鐵軌之上轉動，使得所述鐵軌的相繼部分相繼地位于所述磁場中，并且這些相繼部分的對它們位于所述磁場中的響應能夠被確定。這允許精確位置。所述磁場發生器和所述感應檢測器能夠精確地相對于每個所述鐵軌的相應部分被放置。此外，這允許相對快速的用于確定參考感應和/或確定鐵軌的縱向部分中的機械應力的方法。
[0042]進一步包含了:所述測量系統被布置為用于數量上確定所述鐵軌的一部分中的機械應力的存在。在此，可使用位于磁場種的鐵軌的一部分的響應和存在的機械應力之間的預定關系。具體地，包含了:這對于機械應力中的磁感應而言相當得眾所周知。此外，所述關系可以用實驗方法來預定。
[0043]本發明進一步涉及一種用于至少檢測鐵軌的至少一部分中的機械應力的方法。具體地，所述鐵軌包括火車鐵軌。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0044]現在參考附圖來更詳細地說明本發明，在附圖中:
[0045]圖1圖解地示出了用于測量鐵軌中的機械應力的系統的第一實施例；
[0046]圖2圖解地示出了用于測量鐵軌中的機械應力的系統的第二實施例；
[0047]圖3a圖解地示出了用于測量鐵軌中的機械應力的系統的第三實施例的一部分；
[0048]圖3b圖解地示出了圖3a所示的第三實施例的一部分的側立視圖；
[0049]圖4a_4c圖解地示出了用于確定鐵軌中的橫向感應的校準系統；
[0050]圖5a_5c圖解地不出了根據本發明的測量系統；
[0051]圖6a圖解地示出了用于測量鐵軌中的應力的系統的另一實施例的一部分；
[0052]圖6b圖解地示出了圖6a所示的部分；
[0053]圖7a圖解地示出了用于測量鐵軌中的應力的系統的另一實施例的一部分；
[0054]圖7b圖解地示出了圖7a所述的部分。
[0055]在附圖中，相同的部件具有相同的附圖標記。
【具體實施方式】
[0056]圖1示出了用于至少檢測鐵軌的至少一部分R中的機械應力的系統的第一實施例。所述鐵軌可能為例如用于引導運輸裝置(比如，例如火車)的鐵軌。然而，所述鐵軌還可能為用于運輸地鐵、有軌電車或甚至“單軌”的鐵軌。所述運輸裝置通常在鐵軌上并且通常存在有兩個為一組的鐵軌。然而，不排除在下文中所述的用于至少檢測鐵軌的一部分中的機械應力的系統和方法還可被用于運輸裝置被懸置在其上的鐵軌。
[0057]盡管所述系統至少被布置為用于相對可選地檢測機械應力的存在，但是，優選地，所述系統被布置為用于定性地且仍更優選地為甚至定量地確定機械應力。
[0058]根據所述部分的可磁化性，所述系統被布置為用于檢測鐵軌的相應部分中的機械應力并且可選地對所述機械應力定量。為此，所述系統被配置為具有用于產生預定磁場的磁場發生器MFP，使得鐵軌的相應部分R位于所述場中。所述系統進一步被配置為具有用于測量鐵軌位于所述磁場中的相應部分R的響應的測量系統MS。為此，變化的磁場存在于所述鐵軌的相應部分中。
[0059]如圖1所示，所述磁場發生器MFP可包括例如一個或多個導電的彎曲部W1。在所述彎曲部中，可包括用于供應所需的電流的變壓器T。通常存在多個導電的彎曲部。可能的是，一個彎曲部“穿過”所述變壓器，并且兩個彎曲部圍繞所述鐵軌。當電流連通所述導電的彎曲部Wl時，磁場H產生于所述彎曲部內。所述磁場的強度與所述彎曲部Wl的數量以及連通的電流的強度成比例。所述磁場發生器可被配置為具有用于確定連通所述彎曲部Wl的電流強度的電流計(未示出)。電流計還可以(或可替代地)成為待更詳細地討論的測量系統的一部分。圖1所示的實施例被布置為用于產生大體上平行于所述鐵軌的相應部分R的縱向方向的磁場。將明確的是，在所述示例中，所述磁場發生器被靜態地放置。將進一步明確的是，所述磁場因此沿相對于所述鐵軌的相應部分R的預定方向延伸。針對圖1而言，圖1包含了:所述鐵軌的相應部分R的縱向方向垂直于圖1所處的平面。如圖所示，在所述示例中，包含了:所示的彎曲部被布置為圍繞所述鐵軌被放置。這通常由于所述鐵軌的一部分R位于底座G的上方而是可能的，并且在所述鐵軌和所述底座G之間常常存在自由空間。
[0060]所述彎曲部Wl的至少一部分可能包括導電的板部件PPl。如圖示，所述板可具有直的設計。然而，不排除所述板PPl至少部分地還被配置為具有彎曲。在此，應理解，所述板部件意味著適合于供應電流的部件(比如，條、帶、管、片和/或纜)。
[0061]優選地，所述測量系統MS被布置為用于確定所述鐵軌的相應部分R中的磁感應。在圖1所示的示例中，所述測量系統被配置為具有用于測量所述鐵軌的相應部分R中的磁感應B的變化的測量線圈MSP。所述鐵軌的相應部分R應被理解為意味著其機械應力正待確定的鐵軌的一部分R。如圖所示，在所述示例中，包含了:所示的測量線圈被布置為繞所述鐵軌放置，并且所述測量線圈具有與所述磁場發生器的彎曲部相對于所述鐵軌相同的定向。因此，所述測量線圈圍住所述鐵軌的相應部分。因此，所述測量線圈進一步具有相對于所述鐵軌的相應部分的預定定向。將明確，在所述示例中，所述測量線圈被靜態地放置。因此，所述測量系統被布置為用于測量沿由所述磁場發生器產生的預定磁場的方向的所述磁感應。在所述示例中，所述測量系統因此被布置為用于沿所述鐵軌的相應部分的縱向方向確定鐵軌的相應部分中的磁感應。所述測量線圈MSP可包括一個或多個彎曲部W2。所述一個或多個彎曲部W2再次為導電的彎曲部W2。所述測量系統被配置為具有用于測量所述測量線圈MSP上的電壓的電壓計VM。所述電壓與磁感應的單位時間的變化成比例，并且能夠在本身為技術人員所熟知的公式的幫助下被確定。
[0062]圖2再次示出了圖1的系統。圖2示出了根據現有技術如何校準所述系統。另夕卜，可磁化的參考對象被配置為具有對應于待檢測的鐵軌的可磁化性的可選地預定的可磁化性。所述參考對象例如為鐵軌的一部分RR，所述部分RR不作為鐵軌被使用。優選地，所述部分RR具有與不需要被測量其中產生了何種應力的鐵軌相同的“批次”。例如，所述參考對象可具有無應力設計和/或可被用于確定磁化，比如可能具有不暴露于環境的鐵軌的一部分RR，鐵軌在運轉狀態下暴露于環境中。根據所述現有技術的實施例，可確定關于所述參考鐵軌RR的可磁化性的鐵軌R的可磁化性。
[0063]在圖2所示的現有技術的實施例中，所述測量系統進一步包括用于確定所述參考對象RR中的磁感應的參考測量線圈RMSP。如圖所示，在所述示例中，包含了:所述測量線圈MSP、所述參考測量線圈RMSP和所述磁場發生器MFP的彎曲部被布置為繞所述鐵軌放置。還示出了:所述測量線圈MSP具有與所述磁場發生器的彎曲部相對于所述鐵軌的相應部分相同的定向。還進一步示出了:所述參考測量線圈RMSP具有與所述磁場發生器的彎曲部相對于所述參考鐵軌的相應部分相同的定向。將明確，在所述現有技術的實施例中，所述磁場發生器、所述測量線圈和所述參考測量線圈被靜態地放置。可存在一個電壓計VM，所述電壓計VM交替地測量所述測量線圈MSP上的電壓和所述參考測量線圈RMSP上的電壓。還可存在兩個電壓計，其中一個所述電壓計被布置為測量所述測量線圈MSP上的電壓并且一個所述電壓計被布置為測量所述RMSP上的電壓。
[0064]圖3a和圖3b圖解地示出了用于至少檢測鐵軌的至少一部分R中的機械應力的系統的第二實施例的一部分。在所述示例中，所述磁場發生器MFP包括第一不完全的導電的彎曲部IWl,在所述示例中，該彎曲部為大致四分之三圓周的彎曲部(three-quarterturn)，所述第一不完全的彎曲部IWl部分地圍繞所述鐵軌的相應部分R。所述第一不完全的彎曲部為大致U形。所述第一不完全的彎曲部因此被布置為部分地繞所述鐵軌放置。在所述示例中，所述磁場發生器MFP包括第二不完全的導電的彎曲部IW2，在所述示例中，該彎曲部為大致四分之三圓周的彎曲部)，所述第二不完全的彎曲部IW2部分地圍繞所述鐵軌的相應部分R。所述第二不完全的彎曲部為大致U形。所述第二不完全的彎曲部因此被布置為部分地繞所述鐵軌放置。在圖3a中，所述第一不完全的彎曲部和第二不完全的彎曲部由第一縱向部分LPl和第二縱向部分LP2來相互導電地連接，所述第一縱向部分LPl和第二縱向部分LP2大體上沿所述鐵軌的縱向方向在所述鐵軌的兩側延伸。因此，在所述示例中，所述兩個不完全的彎曲部IW1、IW2和所述磁場發生器的縱向部分LP1、LP2 —起形成至少部分地圍繞所述鐵軌的相應部分的彎曲部。如果電流通過所述彎曲部，每個所述不完全的彎曲部IW1、IW2將產生磁場，由所述第一彎曲部IWl產生的磁場大體上指向由所述第二彎曲部IW2產生的磁場的對側。為了有效地產生所述第一彎曲部IWl和第二彎曲部IW2處附近的磁場，優選地，所述第一彎曲部和第二彎曲部被放置為相互有一定距離。圖3b示出了圖3a中所示的實施例的側立視圖，其中所述磁場的場力線被繪制為點劃線。因此，由所述磁場發生器MFP產生的磁場具有相對于所述鐵軌的相應部分的預定方向。將明確，因此形成的所述磁場發生器還可包括多個彎曲部。
[0065]在圖3a和圖3b所示的實施例中，所述測量系統可包括測量線圈MSP。例如,所述測量線圈可包括導電的彎曲部，所述彎曲部具有與圖3a所示的磁場發生器MFP的彎曲部的形式類似的形式。在一個實施例中，所述測量線圈MSPl連同所述磁場發生器的彎曲部一起被纏繞。如圖3b所示，因此，所述磁場發生器MFP和所述測量線圈MSPl (例如，利用灌注)形成整體。在一個可替代的實施例中，所述測量線圈MSP2的第一不完全的彎曲部沿所述鐵軌的縱向方向位于所述磁場發生器MFP的第一不完全的彎曲部IWl和第二不完全的彎曲部IW2之間，在所述示例中，大體上位于所述第一不完全的彎曲部IWl和第二不完全的彎曲部IW2的中間。所述測量線圈MSP2的第二不完全的彎曲部被放置在所述磁場發生器MFP的彎曲部附近。在圖3b中，所述測量線圈MSP2的第二不完全的彎曲部被放置在所述第一不完全的彎曲部IWl和第二不完全的彎曲部IW2的外側，并且將明確，所述測量線圈MSP2的第二不完全的彎曲部還可被放置在所述第一不完全的彎曲部IWl和第二不完全的彎曲部IW2之間。如圖3b所示，所述測量線圈MSP2和所述磁場發生器MFP的彎曲部至少部分地圍繞所述鐵軌的相應部分R。
[0066]例如,參考圖1或圖2所述的,所述測量系統還可包括測量線圈MSP3(圖3b所示)，所述測量線圈MSP3具有圍繞所述鐵軌的相應部分的彎曲部。優選地，所述測量線圈MSP3位于所述磁場發生器MFP的彎曲部處附近。
[0067]在一個可替代的實施例中，所述測量系統包括第一測量線圈MSP4和第二測量線圈MSP5，所述第一測量線圈MSP4在垂直于所述鐵軌的相應部分的平面內延伸,所述第二測量線圈MSP5在沿所述鐵軌的縱向方向延伸的平面內延伸。在圖3b的示例中，所述測量線圈MSP4，MSP5都位于所述鐵軌的相應部分的上端的上方。所述第一測量線圈MSP4被用于在所述鐵軌的相應部分的上端的上方的位置處測量沿所述鐵軌的相應部分的縱向方向(在所述示例中，為水平方向)的磁感應的第一分量。所述第二測量線圈MSP5被用于在所述鐵軌的相應部分的上端的上方的位置處測量沿垂直于所述鐵軌的相應部分的縱向方向的方向(在所述示例中，為豎直方向)的磁感應的第二分量。在此，所述磁感應的第一分量和第二分量的比值用于測量所述鐵軌的相應部分中的機械應力的存在。所述比值(還被稱為余切)表示為所述第一分量除以所述第二分量。根據W02006/080838，參考余切能夠被確定為在不受機械應力的參考鐵軌上確定的余切。如果所述余切在待測量的鐵軌的一部分上被確定，所述余切可與所述參考余切作比較。根據測量的余切大于或小于所述參考余切的事實，能夠確定張應力或拉應力存在于所述鐵軌的相應部分中。例如，如果測量的余切大于所述參考余切，張應力可存在于所述鐵軌的相應部分中。例如，如果測量的余切小于所述參考余切,壓應力可存在于所述鐵軌的相應部分中。優選地，存在的張應力或壓應力的大小根據測量的余切與所述參考余切相差的程度來確定。
[0068]如圖3b所示，在一個可替代的實施例中，所述測量系統包括可旋轉布置的測量線圈MSP6。在所述示例中，所述測量線圈MSP6的中心線位于通過所述鐵軌的相應部分的縱向軸線的垂直平面中。優選地，所述測量線圈MSP6被配置為具有角指示，當所述測量線圈msp6被放置使得最小的磁感應被測量到時，所述角指示能夠確定角度φ (包含在所述測量線圈msp6和所述鐵軌的縱向軸線之間的角度)。在此，所述角度φ的大小用于測量所述鐵軌的相應部分中的機械應力的存在。根據W02006/080838，如果在參考鐵軌上確定的角度不受機械應力的影響，參考角度能夠被確定。如果角度在待測量的鐵軌的一部分上被確定，所述角度可與所述參考角度作比較。根據測量的角度大于或小于所述參考角度的事實，能夠確定張應力或壓應力存在于所述鐵軌的相應部分中。例如，如果測量的角度小于所述參考角度，張應力可存在于所述鐵軌的相應部分中。例如，如果測量的角度小于所述參考角度，壓應力可存在于所述鐵軌的相應部分中。優選地，存在的張應力或壓應力的大小根據測量的角度與所述參考角度相差的程度來確定。在所述示例中，當所述測量線圈MSP6被放置使得最小的磁感應被測量到時，被包含在所述測量線圈MSP6和所述鐵軌的縱向軸線之間的角度Ψ被確定。將明確，還可能的是，當所述測量線圈MSP6被放置使得最大的磁感應被測量到時，，被包含在所述測量線圈MSP6和所述鐵軌的縱向軸線之間的角度φ被確定。
[0069]從W02006/080838中可知，可能的是，圖1所示的實施例進一步被配置為具有測量系統并且可選地具有第二磁場發生器，所述測量系統被布置為用于測量沿垂直于所述鐵軌的相應部分的縱向方向的方向的磁感應，所述第二磁場發生器產生沿垂直于所述鐵軌的相應部分的縱向方向的方向延伸的磁場。已發現，因為所述鐵軌沿垂直于鐵軌的相應部分的縱向方向的方向的可磁化性不會或幾乎不會變化，和/或不同于由于沿鐵軌的相應部分的縱向方向的機械應力而導致的沿鐵軌的相應部分的縱向方向的可磁化性而變化，所以沿垂直于鐵軌的相應部分的縱向方向的方向的磁感應能夠被用作用于鐵軌的相應部分中的無應力情況的參考值。因此，相應的參考對象將不是必要的。
[0070]本發明的目的在于提供一種校準裝置，所述校準裝置被布置用于確定所述鐵軌沿垂直于所述鐵軌的相應部分的縱向方向的方向的可磁化性。發明人做出的新的實驗已經示出:優選地，用于測量所述橫向可磁化性的校準系統以特定的方式被設計，以便最優化靈敏度，使得易于實施等。圖4a示出了根據本發明的校準系統I的實施例。
[0071]在圖4a的示例中，所述校準系統I具有其縱向方向L。，所述縱向方向L。與待測量的鐵軌的一部分的縱向方向Lk對齊。所述校準系統I包括磁場發生器2。所述磁場發生器2包括鞍形的發射線圈4。
[0072]在圖4a中，所述大致鞍形的發射線圈4包括第一不完全的導電的彎曲部6，所述第一不完全的彎曲部6被布置為部分地繞所述鐵軌放置。所述第一不完全的彎曲部6在所述示例中為大致U形。在圖4a中，所述大致鞍形的發射線圈4進一步包括第二不完全的導電的彎曲部8，所述第二不完全的彎曲部8被布置為部分地繞所述鐵軌放置。所述第二不完全的彎曲部8在所述示例中為大致U形。在圖4a中，所述大致鞍形的發射線圈4進一步包括電連接所述第一不完全的彎曲部和第二不完全的彎曲部4、6的第一縱向部分10。所述第一縱向部分10大體上沿所述校準系統的縱向方向L。延伸。在圖4a中，所述大致鞍形的發射線圈4進一步包括電連接所述第一不完全的彎曲部和第二不完全的彎曲部4、6的第二縱向部分12。所述第二縱向部分12大體上沿所述校準系統的縱向方向L。延伸。在所述示例中，還有所述第二不完全的彎曲部8在大體上正交于所述縱向方向L。的平面中延伸。
[0073]所述發射線圈4包括用于將所述線圈4連接到信號發生器16 (比如，電流源或電壓源)上的電氣連接裝置14a，14b。所述信號發生器16將電能供應給所述發射線圈4，使得所述發射線圈4產生磁場。優選地，所述磁場為變化的磁場(比如，周期性磁場)。所述變化的磁場可具有例如為20和200赫茲之間的頻率，例如，具有大約50或60赫茲的頻率。
[0074]圖4b示出了圖4a的系統的側視圖。在圖4b中，指示所述磁場的局部方向的磁場線F通過虛線圖解地指示出。將明白，在所述發射線圈4的中心處及所述發生線圈4的中心處附近，由所述發射線圈產生的磁場大體上垂直于所述鐵軌R的縱向方向(在所述示例中為垂直)。
[0075]圖4a的校準系統進一步包括磁感應檢測器18。所述磁感應檢測器18被布置為用于測量沿垂直于所述縱向方向的方向定向的磁感應。在所述示例中，所述磁感應檢測器18包含接收線圈20。所述接收線圈20被放置在所述鐵軌R的上方的所述發射線圈4的中心處或所述發射線圈4的中心處附近。所述接收線圈20因此被布置為用于檢測所述鐵軌R處附近的垂直感應。所述感應檢測器18包括用于將所述感應檢測器18連接到接收器24上的電氣連接裝置22a，22b。所述接收器24確定表示由所述感應檢測器18檢測到的感應的信號。
[0076]在所述示例中，沿所述縱向方向L。測量的所述發射線圈4的長度Lt大約為1.2米。所述尺寸在所述示例中大約相當于支撐所述鐵軌R的軌枕的心到心的距離(heart-to-heart distance)的兩倍。這樣,所述感應檢測器18可被放置為大約在兩個軌枕的中間處，而所述第一不完全的彎曲部6和第二不完全的彎曲部8同樣被放置為大約在兩個(相鄰的)軌枕的中間處。因此，所述感應檢測器18和所述不完全的彎曲部6，8能夠被放置得盡可能遠地遠離磁性干擾元件(比如，將所述鐵軌固定到軌枕上的固定裝置)。這提高了橫向磁化(和縱向磁化)的測定的精確度。這還使得所述校準系統相對于所述軌枕的定位較不關鍵。
[0077]在所述示例中，所述第一縱向部分10和所述第二縱向部分12在所述鐵軌R的半高處或所述鐵軌R的半高處附近延伸。這提供了以下優點:磁場在所述鐵軌R的上端部分中產生。在所述示例中，所述第一不完全的彎曲部6在大體上正交于所述縱向方向L。的平面內延伸。在所述示例中，所述鐵軌大約16厘米高。因此，大致鞍形的線圈4的高度Ht在所述示例中大約為8厘米。
[0078]因此，在所述示例中，所述發射線圈4的長度Lt大約比大致鞍形的發射線圈4的高度Ht大15倍。如圖4b所示，這提供了以下優點:大致鞍形的發射線圈4處或大致鞍形的發射線圈4處附近的磁場大體上垂直于所述縱向方向L。被定向。更通常地，所述發射線圈4的長度Lt比大致鞍形的線圈4的高度Ht大至少4倍。更通常地，沿所述縱向方向L。測量的發射線圈的長度Lt比沿大體上正交于所述縱向方向測量的大致鞍形的線圈的尺寸大至少4倍。優選地，所述發射線圈的長度Lt比沿大體上正交于所述縱向方向的方向測量的大致鞍形的線圈的尺寸大至少6倍，更優選地，大至少10倍。
[0079]在所述示例中，所述磁感應檢測器18沿所述縱向方向L。具有長度Ld，所述長度Ld比所述發射線圈4的長度Lt小至少5倍。因此，所述磁感應檢測器18在空間上限于甚至更大體上垂直于所述縱向方向L。的磁場的一部分。
[0080]圖4c示出了圖4a和圖4b的校準系統I的俯視圖的示意圖。在圖4c中，示出了所述磁感應檢測器18具有寬度Wd，所述寬度Wd大于所述鐵軌R沿所述方向的尺寸WK。因此，沿鐵軌的寬度方向對齊所述感應檢測器18不是關鍵的，使得用于測量的校準系統更容易安裝。
[0081]盡管圖4a_4c中未示出，所述校準系統I包括殼體，所述殼體包含所述發生線圈4和所述感應檢測器18兩者。因此，所述校準系統I可作為統一的整體相對于所述鐵軌R被運輸并放置。
[0082]所述校準系統I還包括處理單元26。所述處理單元26被布置為根據通過所述感應檢測器18測量的感應來確定參考值，所述參考值表示沿垂直于所述縱向方向的方向的磁化。所述處理單元26還可被布置為用于控制所述信號發生器16和/或接收器24。圖5a示出了根據本發明的測量系統101的一個實施例。
[0083]在圖5a的示例中，所述測量系統101具有其縱向方向L。，所述縱向方向L。與待測量的鐵軌(R)的一部分的縱向方向Lk對齊。所述測量系統I包括磁場發生器2。參考圖4a-4c所描述的，所述磁場發生器2包括大致鞍形的發射線圈4。
[0084]圖5b不出了圖5a的系統的側視圖,所述系統具有相同的大致鞍形的發射線圈4。在圖5b中，指示所述磁場的局部方向的磁場線F通過虛線圖解地指示出。將明白，在所述發射線圈4的中心處及所述發生線圈4的中心處附近，由所述發射線圈4產生的磁場大體上垂直于所述鐵軌R的縱向方向(在所述示例中為垂直)。將明白，在不完全的彎曲部6，8處及不完全的彎曲部6，8處附近，由所述發射線圈4產生的磁場大體上沿所述鐵軌的縱向方向LK。
[0085]同樣如圖4a所示，圖5a的測量系統包括磁感應檢測器18。參考圖5a_5c,所述磁感應檢測器18還被叫做第一磁感應檢測器18。所述第一磁感應檢測器18被布置為用于測量沿垂直于所述縱向方向L。的方向定向的磁感應。在所述示例中，所述第一磁感應檢測器18包含接收線圈20。所述接收線圈20被放置在所述鐵軌R的上方的所述發射線圈4的中心處或所述發射線圈4的中心處附近。所述接收線圈20因此被布置為用于檢測所述鐵軌R處附近的垂直感應。所述第一感應檢測器18包括用于將所述第一感應檢測器18連接到接收器24上的電氣連接裝置22a，22b。所述接收器24確定表示由所述感應檢測器18檢測到的感應的信號。[0086]在圖5a_5c的示例中，沿所述縱向方向L。測量的所述發射線圈4的長度Lt大約為
1.2米。在所述示例中，所述第一縱向部分10和所述第二縱向部分12在所述鐵軌R的半高處或所述鐵軌R的半高處附近延伸。在所述示例中，所述第一不完全的彎曲部6在大體上正交于所述縱向方向L。的平面內延伸。在所述示例中，大致鞍形的線圈4的高度Ht在所述示例中大約為8厘米。
[0087]因此，在所述示例中，所述發射線圈4的長度Lt大約比大致鞍形的發射線圈4的高度Ht大15倍。如圖4b所示，這提供了以下優點:大致鞍形的發射線圈4處或大致鞍形的發射線圈4處附近的磁場大體上垂直于所述縱向方向L。被定向。更通常地，所述發射線圈4的長度Lt比大致鞍形的線圈4的高度Ht大至少4倍。更通常地，沿所述縱向方向L。測量的發射線圈的長度Lt比沿大體上正交于所述縱向方向測量的大致鞍形的線圈的尺寸大至少4倍。優選地，所述發射線圈的長度Lt比沿大體上正交于所述縱向方向的方向測量的大致鞍形的線圈的尺寸大至少6倍，更優選地，大至少10倍。
[0088]在所述示例中，所述第一磁感應檢測器18沿所述縱向方向L。具有長度Ld，所述長度Ld比所述發射線圈4的長度Lt小至少5倍。因此，所述磁感應檢測器18在空間上限于甚至更大體上垂直于所述縱向方向L。的磁場的一部分。
[0089]所述測量系統101進一步包含第二磁感應檢測器。在圖5a_5c的示例中，示出了三個所述第二磁感應檢測器28，28’，28’ ’。將明白，所述測量系統可包含一個或多個的這些第二感應檢測器。如參考圖3b所說明的，所述第二感應檢測器可被設計為大致鞍形的接收線圈28。所述大致鞍形的接收線圈28在形狀上與所述大致鞍形的發射線圈4類似。在所述示例中，所述接收線圈28被放置為沿所述縱向方向L。相對于所述發射線圈有偏移。在此，所述接收線圈28可與所述發射線圈4相鄰或與所述發射線圈(圖5b中示出的28’ )相鄰。所述第二感應檢測器還可被設計為大致環形的接收線圈28’’。所述大致環形的檢測器線圈28 ’ ’繞所述鐵軌R放置。將明白，所述第二感應檢測器28，28 ’，28 ’ ’被布置為用于檢測所述鐵軌R中的縱向感應。
[0090]在圖5a_5c的示例中，處理單元26被布置為根據通過所述第一感應檢測器18測量的并沿垂直于所述縱向方向定向的磁感應來確定參考感應，所述參考感應表示測試下的至少部分的鐵軌的無應力情況。所述處理單元26被進一步布置為根據通過所述第一感應檢測器18測量的并沿垂直于所述縱向方向定向的磁感應來確定機械應力和所述參考感應。
[0091]盡管圖5a_5c中未示出，所述測量系統101可包括殼體，所述殼體包含所述發射線圈4、所述感應檢測器18和所述第二感應檢測器(28，28’和/或28’ ’ )。因此，所述測量系統101可作為統一的整體相對于所述鐵軌R被運輸并放置。
[0092]從上文和從附圖中很清楚地看出，在所示的實施例中，所述磁場發生器和所述感應檢測器可不受與鐵軌的相應部分的機械接觸的影響。因此，所述磁場發生器和所述測量系統沿所述鐵軌的縱向方向可移動，而所述磁場發生器和所述測量系統不受與所述鐵軌的機械摩擦和相關的磨損的影響。
[0093]所述系統可被配置為具有可移動裝置，所述可移動裝置使磁場發生器的至少一部分和感應檢測器的至少一部分沿所述鐵軌并且可選地在整個所述鐵軌上滾動(wheeling)，使得所述鐵軌的相繼部分相繼地位于所述磁場中，并且這些相繼部分的對它們位于所述磁場中的響應能夠被確定。
[0094]圖6a和圖6b以及圖7a和圖7b示出了第二感應檢測器(即一個彎曲部)的多個部分或第二磁感應檢測器28’’(同樣為一個彎曲部的多個部分)的多個部分的示例，所述第二磁感應檢測器28’ ’沿預定路徑大體上沿鐵軌的相應部分的縱向方向可移動。在此，所述第二感應檢測器的這些部分能夠被放置在第一相對位置(比如，例如圖6a和圖7a所示)和至少一個第二相對位置(比如，例如圖6b和圖7b所不),在所述第一相對位置，所述各個部分可相對于鐵軌的一部分R呈現這樣的預定位置:鐵軌的一部分R能夠有效地被包含在用于確定所述鐵軌的該部分R中的磁感應的第二感應檢測器中。在此，將明確，在所述第一相對位置，所述第二感應檢測器具有相對于所述鐵軌的相應部分R的預定位置和定向。在所述至少一個第二相對位置，所述各個部分之間的距離使得能夠在另一鐵軌的一部分處用再一次處于所述第一位置的所述多個部分直接更換所述至少一個彎曲部。關于這一點，“直接”應被理解為意味著彎曲部的纏繞活動不是必要的。還應陳述的是，在所述至少一個第二位置處，所述系統的多個部分沿預定方向的距離大于處于所述第一相對位置處的那些部分之間的距離。換句話說，對于圖6a，6b和圖7a，7b中所示的彎曲部而言，所述彎曲部能夠被放置為使得沿所述鐵軌的縱向方向延伸的場能夠被測量。所述鐵軌與支撐部(比如，軌枕)連接處，所述彎曲部能夠被暫時地間斷，即，各個部分能夠呈現如圖6b和6b所示的第二相對位置，以便例如使來自位于所述支撐部S的一側上的部分R的彎曲部移動至位于所述支撐部S的另一側上的位置。在圖6a，6b和圖7a，7b所示的示例中，所述各個部分在所述第一位置和所述至少一個第二位置處相互保持連接。鉸鏈連接部HP確保了:所述連接存在并且所述部分可相互呈現所述第一位置和所述第二位置。如圖6a和圖7a所示，所述各個部分在所述第一相對位置一起形成了連續的整體，所述整體還可被認為是封閉其自身的整體。如圖6b和圖7b所示，所述各個部分在所述第二位置形成了被間斷的整體。將明確，所述各個部分還能夠被可拆卸地連接，使得所述各個部分例如沒有在所述第二相對位置處連接。
[0095]將明確，在所述示例中，所述測量系統還可被配置為具有用于測量磁感應的可替代的傳感器(比如，例如霍爾傳感器)。
[0096]通常，所述系統還可被布置為存儲用于檢測機械應力的數據。為此，所述系統可被配置為具有所謂的數據存儲器。所述處理單元還可被布置為用于定量地確定所述一部分的鐵軌中的機械應力的存在。在此，能夠使用由鐵軌的被測量部分的磁化和存在于鐵軌中的應力之間的預定關系。
[0097]本發明絕不限于所示的實施例。
[0098]順便地，本發明包含了:如上文所指示的預定場不一定需要知道。在此，預定至少應被理解為意味著足夠強以引起鐵軌的一部分磁化的場。
[0099]在前述說明書中，已經參考本發明的實施例的特定的示例對本發明進行了描述。然而，很顯然，在不離開如在附加權利要求中所陳述的本發明的廣泛的實質和范圍的情況下，可以作出各種修改和變形。
[0100]在特定的實施例中，磁場發生器被配置為具有較多數量的彎曲部，使得連通的電流可以相對很低。可替代地，可能的是，所述磁場發生器被配置為具有較少數量的彎曲部(例如，一個或兩個彎曲部)，因為這提供了以下優點:所述磁場發生器能夠被簡單地配置在所述鐵軌的相應部分處。[0101]已發現，壓力每增加100兆帕，鐵軌的可磁化性就會減少大約8%。順便地，測量的靈敏度取決于鐵軌的類型。
[0102]在圖4a_4c的示例中，所述發射線圈4和所述感應檢測器18成為整體裝置的一部分。將明確，可能的是，所述發射線圈4和所述感應檢測器18被包含在相互分離的裝置中。
[0103]在圖5a_5c的不例中，一個發射線圈4被用于產生沿所述縱向方向的磁場和沿所述橫向方向的磁場。將明確，還可能使用分離的發射線圈，一個發射線圈用來產生沿所述縱向方向的磁場，并且另一個發射線圈用來產生沿所述橫向方向的磁場。在圖5a_5c的不例中，所述第一感應檢測器和第二感應檢測器成為整體裝置的一部分。將明確，還可能提供第一裝置和第二裝置，所述第一裝置包含用于產生橫向磁場的第一磁場發生器和用于測量所述橫向感應的第一感應檢測器，所述第二裝置包含用于產生縱向磁場的第二磁場發生器和用于測量縱向感應的第二感應檢測器。
[0104]將明白，所述處理單元26、信號發生器16和接收器24能夠被實施為可能包含軟件編碼部分的專用的電路。所述處理單元26、信號發生器16和接收器24還能夠被實施為在比如計算機的可編程裝置上執行并且例如在比如計算機的可編程裝置的存儲器中存儲的軟件編碼部分。
[0105]然而，還可能有其它的修改、變形和替代選擇。因此，說明書、附圖和示例會被認為是說明而不是限制性的觀念。
[0106]在權利要求中，任何被放置在括號內的附圖標記將不會被理解為限制權利要求。詞語“包括”不排除出現那些被列在權利要求以外的其它特征和步驟。此外，詞語“一(a)”和“一(an)”將不會被理解為限于“僅一個”，但是反而被用于指“至少一個”，并且不排除多個。某些措施被敘述在相互不同的權利要求中的不爭事實不會表明這些措施的組合不能有益于使用。
【權利要求】
1.用于測量鐵軌的至少一部分的可磁化性的校準系統，所述鐵軌例如為用于引導運輸裝置的鐵軌，所述系統被布置為在使用中具有縱向方向，所述縱向方向與所述鐵軌的至少一部分的縱向方向對齊，所述系統被配置為具有: 磁場發生器，所述磁場發生器產生沿垂直于縱向方向的方向的至少一個預定的變化的磁場，所述磁場發生器包括大致鞍形的發射線圈，所述發射線圈被布置為在使用中部分地繞所述鐵軌放置并且在使用中在所述鐵軌的兩側大體上沿所述鐵軌的縱向方向延伸，以及 磁感應檢測器，所述磁感應檢測器被布置為用于測量沿垂直于所述縱向方向的方向定向的磁感應， 其中，所述發射線圈沿所述縱向方向測量的長度比所述大致鞍形的線圈的沿大體上正交于所述縱向方向的方向測量的尺寸大至少4倍。
2.根據權利要求1所述的校準系統，其中，所述磁感應檢測器沿所述縱向方向具有的尺寸比所述發射線圈的長度小至少5倍。
3.根據權利要求1或2所述的校準系統，其中，所述磁感應檢測器包括接收線圈。
4.根據權利要求2或3所述的校準系統，其中，所述磁感應檢測器沿正交于所述縱向方向的方向具有的尺寸大于所述鐵軌沿該方向的尺寸。
5.根據前述權利要求中任一項所述的校準系統，其中，所述發射線圈的長度大于相鄰的鐵軌軌枕的心到心的距 離，優選地，大至少2倍。
6.根據前述權利要求中任一項所述的校準系統，其中，所述大致鞍形的發射線圈包括第一不完全的大致U形的導電的彎曲部、第二不完全的大致U形的導電的彎曲部以及第一縱向部分和第二縱向部分，所述第一不完全的導電的彎曲部被布置為部分地繞所述鐵軌放置，所述第二不完全的導電的彎曲部被布置為部分地繞所述鐵軌放置，所述第一縱向部分和第二縱向部分在使用中在鐵軌的兩側上大體上沿所述校準系統的縱向方向延伸。
7.根據權利要求6所述的校準系統，其中，所述大致鞍形的發射線圈被布置為使得在使用中所述第一縱向部分和/或第二縱向部分在所述鐵軌的半高處或所述鐵軌的半高處附近延伸。
8.根據權利要求6或7所述的校準系統，其中，所述第一不完全的彎曲部和第二不完全的彎曲部中的每個各自在其自身的大體上正交于所述縱向方向的平面內延伸。
9.根據權利要求6、7或8所述的校準系統，其中，在使用中沿豎直方向測量的所述第一不完全的彎曲部和/或第二不完全的彎曲部的高度比所述發射線圈的長度小至少4倍。
10.根據前述權利要求中任一項所述的校準系統，其中，所述感應檢測器被布置為使得在使用中所述感應檢測器被放置在所述鐵軌的上方的所述發射線圈的中心處或所述發射線圈的中心處附近。
11.根據前述權利要求中任一項所述的校準系統，包括殼體，所述殼體包含所述發射線圈和所述感應檢測器兩者。
12.根據前述權利要求中任一項所述的校準系統，所述校準系統與一測量系統結合，所述測量系統包含: 磁場發生器，所述磁場發生器產生沿所述縱向方向的至少一個預定的變化的磁場； 磁感應檢測器，所述磁感應檢測器被布置為用于測量沿所述縱向方向定向的磁感應；以及處理單元，所述處理單元被布置為用于: 根據測量到的沿垂直于所述縱向方向的方向定向的磁感應來確定參考感應，所述參考感應表示測試下的所述鐵軌的至少一部分沒有應力的情況；以及 根據測量到的 沿所述縱向方向定向的磁感應和所述參考感應來確定沿鐵軌的縱向方向的機械應力。
13.用于校正和測量鐵軌的至少一部分中的機械應力的測量系統，所述鐵軌例如為用于引導運輸裝置的鐵軌，所述校正和測量根據鐵軌的相應部分的可磁化性來進行， 所述測量系統被布置為在使用中具有縱向方向，所述縱向方向與所述鐵軌的至少一部分的縱向方向對齊， 所述測量系統包含: 第一磁場發生器，所述第一磁場發生器產生沿垂直于所述縱向方向的方向的至少一個預定的變化的磁場； 第一磁感應檢測器，所述第一磁感應檢測器被布置為用于測量沿垂直于所述縱向方向的方向定向的磁感應； 第二磁場發生器，所述第二磁場發生器產生沿所述縱向方向的至少一個預定的變化的磁場； 第二磁感應檢測器，所述第二磁感應檢測器被布置為用于測量沿所述縱向方向定向的磁感應；以及 處理單元，所述處理單元被布置為用于: 根據測量到的沿垂直于所述縱向方向的方向定向的磁感應來確定參考感應，所述參考感應表示測試下的所述鐵軌的至少一部分沒有應力的情況；以及 根據測量到的沿所述縱向方向定向的磁感應和所述參考感應來確定沿鐵軌的縱向方向的機械應力。
14.根據權利要求13所述的測量系統，其中，所述第一磁場發生器和所述第二磁場發生器是同一個。
15.根據權利要求13或14所述的測量系統，其中，所述第一磁場發生器包括大致鞍形的發射線圈，所述發射線圈被布置為在使用中部分地繞鐵軌放置并且在使用中在鐵軌的兩側大體上沿鐵軌的縱向方向延伸。
16.根據權利要求13、14或15所述的測量系統，其中，所述第二磁場發生器包括大致鞍形的發射線圈，所述發射線圈被布置為在使用中部分地繞鐵軌放置并且在使用中在鐵軌的兩側大體上沿鐵軌的縱向方向延伸。
17.根據權利要求15或16所述的測量系統，其中，所述發射線圈沿所述縱向方向的長度比所述大致鞍形的線圈的沿大體上正交于所述縱向方向的方向測量的的尺寸大至少4倍。
18.根據權利要求15、16或17所述的測量系統，其中，所述大致鞍形的發射線圈包括第一不完全的大致U形的導電的彎曲部、第二不完全的大致U形的導電的彎曲部以及第一縱向部分和第二縱向部分，所述第一不完全的導電的彎曲部被布置為部分地繞所述鐵軌放置，所述第二不完全的導電的彎曲部被布置為部分地繞所述鐵軌放置，所述第一縱向部分和第二縱向部分在使用中在鐵軌的兩側上大體上沿所述校準系統的縱向方向延伸。
19.根據權利要求18所述的測量系統，其中，所述大致鞍形的發射線圈被布置為使得在使用中所述第一縱向部分和/或第二縱向部分在所述鐵軌的半高處或所述鐵軌的半高處附近延伸。
20.根據權利要求18或19所述的測量系統，其中，所述第一不完全的彎曲部和第二不完全的彎曲部中的每個各自在其自身的大體上正交于所述縱向方向的平面內延伸。
21.根據權利要求18、19或20所述的測量系統，其中，在使用中沿豎直方向測量的所述第一不完全的彎曲部和/或第二不完全的彎曲部的高度比所述發射線圈的長度小至少4倍。
22.根據權利要求13至21中的任一項所述的測量系統，其中，所述第一磁感應檢測器沿所述縱向方向具有的尺寸比所述發射線圈的長度小至少5倍。
23.根據權利要求13至22中的任一項所述的測量系統，其中，所述磁感應檢測器包括接收線圈。
24.根據權利要求13至23中的任一項所述的測量系統，其中，所述第一磁感應檢測器沿正交于所述縱向方向的方向具有的尺寸大于所述鐵軌沿該方向的尺寸。
25.根據權利要求15至24中的任一項所述的測量系統，其中，所述發射線圈的長度大于相鄰的鐵軌軌枕的心到心的距離，優選地，大至少2倍。
26.根據權利要求13至25中的任一項所述的測量系統，其中，所述第一感應檢測器被布置為使得在使用中所述第一感應檢測器被放置在所述鐵軌的上方的所述發射線圈的中心處或所述發射線圈的中心處附近。
27.根據權利要求13至26中的任一項所述的測量系統，包括殼體，所述殼體包含所述發射線圈和所述第一感應檢測器兩者。`
28.根據權利要求13至27中的任一項所述的測量系統，其中，所述第二感應檢測器包括測量線圈，所述測量線圈包含至少一個導電的彎曲部，該彎曲部被布置為能夠至少部分地繞所述鐵軌放置。
29.根據權利要求28所述的測量系統，其中，所述第二感應檢測器的至少一個彎曲部被布置為能夠繞所述鐵軌放置。
30.根據權利要求28或29所述的測量系統，其中，所述第二感應檢測器的彎曲部的至少一部分包括導電的板部件。
31.根據權利要求13至30中的任一項所述的測量系統，其中，所述校準系統和/或測量系統沿預定路徑大體上沿鐵軌的縱向方向可移動，使得所述鐵軌的相繼部分相繼地處于所述磁場中，并且這些相繼部分的對它們位于所述磁場中的響應能夠被測量。
32.根據權利要求13至31中的任一項所述的測量系統，其中，所述第二感應檢測器的至少一個彎曲部的多個部分可被放置在第一相對位置和至少一個第二相對位置處；其中，在所述第一相對位置，所述多個部分能夠相對于鐵軌的一部分呈現這樣的預定位置:使得該鐵軌的一部分能夠被有效地包含在預定磁場內；并且其中，在所述至少一個第二相對位置，能夠在另一鐵軌的一部分處用再一次處于所述第一位置的所述多個部分直接更換所述至少一個彎曲部。
33.根據權利要求32所述的測量系統，其中，所述第二感應檢測器的所述至少一個彎曲部的各個部分在所述第一位置和所述至少一個第二位置均保持相互連接。
34.根據權利要求33所述的測量系統，其中，所述第二感應檢測器的所述至少一個彎曲部包括鉸鏈連接部。
35.根據權利要求32至34中的任一項所述的測量系統，其中，所述第二感應檢測器的所述至少一個彎曲部的各個部分在所述第一相對位置一起形成連續的整體，并且在所述至少一個第二相對位置形成間斷的整體。
36.根據權利要求13至35中任一項并從屬于權利要求28所述的測量系統，其中，所述測量線圈的多個部分被放置在第一相對位置和至少一個第二相對位置，其中，在所述第一相對位置，所述多個部分相對于所述鐵軌的一部分呈現預定位置，并且其中，在所述至少一個第二相對位置，沿預定方向，所述測量系統的所述多個部分之間的距離大于處于所述第一相對位置的這些部分之間的距離。
37.根據權利要求36所述的測量系統，其中，所述測量線圈的各個部分在所述第一位置和所述至少一個第二位置均保持相互連接。
38.根據權利要求37所述的測量系統，其中，所述測量線圈包括鉸鏈連接部。
39.根據權利要求36至38中的任一項所述的測量系統，其中，所述測量線圈的各個部分在所述第一相對位置一起形成連續的整體，并且在所述至少一個第二相對位置形成間斷的整體。
40.用于測量鐵軌的至少一部分沿垂直于所述鐵軌的至少一部分的縱向方向的方向的可磁化性的方法，所述鐵軌例如為用于引導運輸裝置的鐵軌，所述方法包括以下步驟: 部分地繞所述鐵軌放置大致鞍形的發射線圈，以便在所述鐵軌的兩側上大體上沿所述鐵軌的縱向方向延伸， 使用產生至少一個預定的變化的磁場的所述發射線圈，其中，所述發射線圈沿所述縱向方向測量的長度比所述大致鞍形的線圈的沿大體上正交于所述縱向方向的方向測量的尺寸大至少4倍，以便使得所述發射線圈的中心處或所述發射線圈的中心處附近的磁場大體上沿垂直于所述鐵軌的至少一部分的縱向方向的方向定向， 將磁感應檢測器布置為與所述鐵軌相鄰且處于所述發射線圈的中心處或所述發射線圈的中心處附近，以及 使用所述磁感應檢測器來測量沿垂直于所述鐵軌的縱向方向的方向定向的磁感應。
41.根據權利要求40所述的方法，包含使用根據權利要求1至12中的任一項所述的校準系統。
42.一種至少檢測鐵軌的至少一部分中的機械應力的方法，所述鐵軌例如為用于引導運輸裝置的鐵軌，所述檢測根據鐵軌的相應部分的可磁化性來進行，其中所述方法包括: 根據權利要求40或41所述的測量沿垂直于鐵軌的縱向方向的方向定向的磁感應，以及 產生沿所述鐵軌的縱向方向的至少一個預定的變化的磁場，使得鐵軌的相應部分位于該磁場中；以及 提供磁感應檢測器，所述磁感應檢測器用于在產生沿鐵軌的縱向方向的磁場的位置處或附近測量沿所述鐵軌的縱向方向的磁感應， 測量沿所述縱向方向的磁感應，以及 根據測量到的沿垂直于所述鐵軌的縱向方向的方向定向的磁感應和沿鐵軌的縱向方向的磁感應來確定機械應力。
43.根據權利要求42所述的方法，包含使用根據權利要求13至39中的任一項所述的測量系統。
【文檔編號】G01L5/00GK103688146SQ201280023534
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年3月13日 優先權日:2011年3月15日
【發明者】赫爾曼·魯洛夫·諾巴克 申請人:荷蘭赫隆特邁有限公司