CN102759754B - 隧道拱顶检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道拱顶检测装置，包括：地质雷达、伸缩机构和底座，所述地质雷达通过伸缩机构安装在底座上，所述伸缩机构包括导轨、导轨滑块、撑杆和驱动总成，所述导轨竖直布置在所述底座上，所述撑杆通过导轨滑块滑动安装在所述导轨上，所述驱动总成驱动所述撑杆在所述导轨上滑动，所述地质雷达通过能使地质雷达与隧道壁为弹性接触的缓冲机构安装在撑杆的顶端。本发明通过加设的伸缩机构避免了人工手持地质雷达检测，提高了检测的安全性和稳定性。适用于隧道检测。

Description

隧道拱顶检测装置

技术领域

本发明涉及一种隧道检测装置，特别涉及一种隧道拱顶检测装置。

背景技术

在本发明提出之前，在复杂的现代化运营铁路隧道检测中，一般以人工手持地质雷达的检测方式检测隧道拱顶的安全性和稳定性，这种检测方式不仅劳动强度大，而且会因为人为因素影响隧道的检测质量。同时，由于检测时必须让地质雷达与隧道拱顶接触，所以操作工人稍不注意就会撞坏地质雷达。而且，由于隧道顶部布置有接触网架，所以存在地质雷达或操作工人会碰撞、挂接接触网架的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种结构简单，操作方便、安全且检测准确的隧道拱顶检测装置。

为了实现以上目的，本发明提供的一种隧道拱顶检测装置，包括：地质雷达、伸缩机构和底座，所述地质雷达通过伸缩机构安装在底座上，所述伸缩机构包括导轨、导轨滑块、撑杆和驱动总成，所述导轨竖直布置在所述底座上，所述撑杆通过导轨滑块滑动安装在所述导轨上，所述驱动总成驱动所述撑杆在所述导轨上滑动，所述地质雷达通过能使地质雷达与隧道壁为弹性接触的缓冲机构安装在撑杆的顶端。通过加设的伸缩机构避免了人工手持地质雷达检测，提高了检测的安全性和稳定性。

在上述方案中，所述缓冲机构包括U形左杆、下杆、U形右杆、上杆和弹簧，所述U形左杆下端固定在所述撑杆顶部，所述地质雷达安装在所述U形右杆上，所述上杆和下杆的一端分别活动插装在所述U形左杆上端和下端，所述上杆和下杆的另一端分别活动插装在所述U形右杆上端和下端，所述弹簧一端安装在所述U形左杆上端，弹簧另一端安装在所述U形右杆下端。通过加设的缓冲机构使地质雷达与隧道拱顶为弹性接触，防止损坏地质雷达，结构简单，检测准确。

在上述方案中，所述驱动总成包括电机、减速机、绳轮、绳轮座、钢丝绳、上滑轮和下滑轮，所述绳轮通过绳轮座活动安装在所述导轨上，所述减速机安装在所述绳轮座上，所述电机通过减速机与所述绳轮传动连接，所述上滑轮和下滑轮分别安装在所述导轨的上端和下端，所述钢丝绳一端固定在所述绳轮上，钢丝绳另一端先后依次缠绕所述上滑轮、下滑轮和绳轮后也固定在绳轮上，所述导轨滑块与缠绕在上滑轮和下滑轮之间的钢丝绳固定连接。通过采用电机为动力源的驱动总成，能快速的控制上述地质雷达快速上升或下降，提高了本装置的动态性能和效率。所述绳轮为双槽结构，这样便于钢丝绳缠绕在绳轮上。

在上述方案中，所述导轨和底座之间设有折叠机构，该折叠机构包括连杆、连架杆和竖直布置在底座上的第一底杆与第二底杆，所述连杆一端与所述导轨中部铰接，连杆另一端与所述连架杆中部铰接，所述连架杆一端与所述第一底杆上端铰接，所述连架杆另一端设有销孔，所述第一底杆上设有一端带有锁紧销的锁紧绳，所述锁紧销与所述销孔相配合，所述第二底杆顶端与所述绳轮座铰接。这样，检测前和检测完毕后本装置能通过所述折叠机构降低高度，方便运输；同时，当本装置出现故障，通过调节所述折叠机构能使本装置快速下降避开接触网或隧道拱顶，提高了本装置的检测安全性。

在上述方案中，所述导轨上设有用于撑杆导向的导套。

在上述方案中，所述导轨上对应钢丝绳的位置设有钢丝绳张紧机构。

在上述方案中，所述底座上设有用于检测隧道半径的激光传感器，所述导轨上设有用于检测所述导轨滑块的位移传感器，所述导轨顶端设有用于检测隧道顶部接触网架的位置开关，所述底座上还设有PLC控制器，所述激光传感器、位移传感器、位置开关和电机与所述PLC控制器相连通。所述激光传感器、位移传感器和位置开关向所述PLC控制器实时反馈信号，为本装置实时调节地质雷达位置提供了数据依据；同时，加设的激光传感器、位移传感器、位置开关和PLC控制器实现了检测的自动化，且检测准确。

所述缓冲机构的工作原理如下：

当地质雷达触碰到隧道拱顶时，与地质雷达固结的U形右杆相对于U形左杆有向下的位移，所述上杆和下杆分别以各自与U形左杆的铰接点为圆心沿顺时针方向运动，安装在U形左杆上端与U形右杆下端的弹簧形成一定的阻力，具有缓解冲击的作用。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：相比现有技术，本发明通过加设的伸缩机构避免了人工手持地质雷达检测，提高了检测的安全性和稳定性；同时，通过加设的缓冲机构使地质雷达与隧道拱顶为弹性接触，防止损坏地质雷达，结构简单，检测准确；而且，通过采用电机为动力源的驱动总成，能快速的控制上述地质雷达快速上升或下降，提高了本装置的动态性能，效率高；而且，加设的激光传感器、位置开关、位移传感器和PLC控制器实现了检测的自动化；再且，加设的位置开关能有效地防止地质雷达挂在接触网架上；最后，所述折叠机构能够紧急避障，有效地提高了装置的安全性及可靠性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的折叠状态结构示意图；

图3是图1的A部局部放大结构示意图；

图4是图1的B部局部放大结构示意图；

图5是地质雷达和缓冲机构的连接关系结构示意图；

图6是图5的侧视结构示意图；

图7是缓冲机构的结构示意图；

图8是图7的侧视结构示意图；

图9是图7的C-C向剖面结构示意图；

图10是图7的D-D向剖面结构示意图。

图中，地质雷达1、伸缩机构2，导轨2a，导轨滑块2b，撑杆2c，驱动总成2d，电机2d1，减速机2d2，绳轮2d3，绳轮座2d4，钢丝绳2d5，上滑轮2d6，下滑轮2d7，底座3，缓冲机构4，U形左杆4a，下杆4b，U形右杆4c，上杆4d，弹簧4e，折叠机构5，第一底杆5a，连架杆5b，连杆5c，销孔5d，锁紧销5e，锁紧绳5f，第二底杆5g，导套6，钢丝绳张紧机构7，激光传感器8，位移传感器9，位置开关10，PLC控制器11。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种隧道拱顶检测装置，包括：地质雷达1、伸缩机构2和底座3，所述地质雷达1通过伸缩机构2安装在底座3上，所述伸缩机构2包括导轨2a、导轨滑块2b、撑杆2c和驱动总成2d，所述导轨2a竖直布置在所述底座3上，所述撑杆2c通过导轨滑块2b滑动安装在所述导轨2a上，所述驱动总成2d驱动所述撑杆2c在所述导轨2a上滑动，所述地质雷达1通过能使地质雷达1与隧道壁为弹性接触的缓冲机构4安装在撑杆2c的顶端。通过加设的伸缩机构避免了人工手持地质雷达检测，提高了检测的安全性和稳定性。

上述缓冲机构4包括U形左杆4a、下杆4b、U形右杆4c、上杆4d和弹簧4e，所述U形左杆4a下端固定在所述撑杆2c顶部，所述地质雷达1安装在所述U形右杆4c上，所述上杆4b和下杆4d的一端分别活动插装在所述U形左杆4a上端和下端，所述上杆4b和下杆4d的另一端分别活动插装在所述U形右杆4c上端和下端，所述弹簧4e一端安装在所述U形左杆4a上端，弹簧4e另一端安装在所述U形右杆4c下端。通过加设的缓冲机构4使地质雷达1与隧道拱顶为弹性接触，防止损坏地质雷达1，结构简单，检测准确。

上述驱动总成2d包括电机2d1、减速机2d2、绳轮2d3、绳轮座2d4、钢丝绳2d5、上滑轮2d6和下滑轮2d7，所述绳轮2d3通过绳轮座2d4活动安装在所述导轨2a上，所述减速机2d2安装在所述绳轮座2d4上，所述电机2d1通过减速机2d2与所述绳轮2d3传动连接，所述上滑轮2d6和下滑轮2d7分别安装在所述导轨2a的上端和下端，所述钢丝绳2d5一端固定在所述绳轮2d3上，钢丝绳2d5另一端先后依次缠绕所述上滑轮2d6、下滑轮2d7和绳轮2d3后也固定在绳轮2d3上，所述导轨滑块2b与缠绕在上滑轮2d6和下滑轮2d7之间的钢丝绳2d5固定连接。通过采用电机2d1为动力源的驱动总成，能快速的控制上述地质雷达1快速上升或下降，提高了本装置的动态性能和效率。

上述导轨2a和底座3之间设有折叠机构5，该折叠机构5包括连杆5c、连架杆5b和竖直布置在底座上的第一底杆5a与第二底杆5g，所述连杆5c一端与所述导轨2a中部铰接，连杆5c另一端与所述连架杆5b中部铰接，所述连架杆5b一端与所述第一底杆5a上端铰接，所述连架杆5b另一端设有销孔5d，所述第一底杆5a上设有一端带有锁紧销5e的锁紧绳5f，所述锁紧销5e与所述销孔5d相配合，所述第二底杆5g顶端与所述绳轮座2d4铰接；同时，当本装置出现故障，通过调节所述折叠机构5能使本装置快速下降避开接触网或隧道拱顶，提高了本装置的检测安全性。

上述导轨2a上设有用于撑杆2c导向的导套6。所述导轨2a上对应钢丝绳2d5的位置设有钢丝绳张紧机构7。所述底座3上设有用于检测隧道半径的激光传感器8，所述导轨2a上设有用于检测所述导轨滑块2b的位移传感器9，所述导轨2a顶端设有用于检测隧道顶部接触网架的位置开关10，所述底座3上还设有PLC控制器11，所述激光传感器8、位移传感器9、位置开关10和电机2d1与所述PLC控制器11相连通。所述激光传感器8、位移传感器9和位置开关10向所述PLC控制器11实时反馈信号，为本装置实时调节地质雷达1位置提供了数据依据；同时，加设的激光传感器8、位移传感器9、位置开关10和PLC控制器11实现了检测的自动化，检测准确，且抗干扰性强。

本装置使用时：

首先，将本装置固定在移动平台上，该移动平台可以是平板小车，也可以是汽车或轨道车；然后，拉动连架杆5b使所述撑杆2c处于竖直状态，并将锁紧销5e插入所述销孔5d内，以防止撑杆2c转动即可开始检测；检测完毕后，抽出所述锁紧销5e，并使所述撑杆2c处于水平状态，使本装置高度降低，以便于运输。

在检测过程中：

所述PLC控制器11控制所述电机2d1驱动所述撑杆2c上升到所需高度，并通过所述缓冲机构4使地质雷达1与隧道拱顶接为弹性接触；

当所述位置开关10检测到接触网架时，所述PLC控制器11控制所述电机2d1带动所述绳轮2d3正转，所述钢丝绳2d5的下半部分缠绕在所述绳轮2d3上而变短，钢丝绳2d5的上半部分从绳轮2d3上脱离而变长，从而带动所述导轨滑块2b和撑杆2c下降，最终使所述地质雷达1下降接触网架以下（所述激光传感器8和位移传感器9将信号共同反馈给所述PLC控制器11，经过计算得到所述撑杆2c的移动距离，以保证地质雷达1上升或下降到所需高度）, 所述位置开关10继续检测；当地质雷达1通过接触网架之后，所述PLC控制器11控制所述电机2d1带动所述绳轮2d3反转，所述钢丝绳2d5的上半部分缠绕在所述绳轮2d3上而变短，钢丝绳2d5的下半部分从绳轮2d3上脱离而变长，从而带动所述导轨滑块2b和撑杆2c上升，最终使所述地质雷达1提升到新的高度后停止（所述激光传感器8和位移传感器9将信号共同反馈给所述PLC控制器11，经过计算得到所述撑杆2c的移动距离，以保证地质雷达1上升或下降到所需高度），所述位置开关10继续检测；

当所述激光传感器8检测到隧道半径突然变小时，所述PLC控制器11控制所述电机2d1带动所述绳轮2d3正转，所述钢丝绳2d5的下半部分缠绕在所述绳轮2d3上而变短，钢丝绳2d5的上半部分从绳轮2d3上脱离而变长，从而带动所述导轨滑块2b和撑杆2c下降，最终使所述地质雷达1下降到变径高度后停止（所述激光传感器8和位移传感器9将信号共同反馈给所述PLC控制器11，经过计算得到所述撑杆2c的移动距离，以保证地质雷达1上升或下降到所需高度），所述激光传感器8继续检测小半径隧道的半径；当所述激光传感器8检测到隧道半径变大时，所述PLC控制器11控制所述电机2d1带动所述绳轮2d3反转，所述钢丝绳2d5的上半部分缠绕在所述绳轮2d3上而变短，钢丝绳2d5的下半部分从绳轮2d3上脱离而变长，从而带动所述导轨滑块2b和撑杆2c上升，最终使所述地质雷达1被提升到新的高度后停止（所述激光传感器8和位移传感器9将信号共同反馈给所述PLC控制器11，经过计算得到所述撑杆2c的移动距离，以保证地质雷达1上升或下降到所需高度），所述激光传感器8继续检测大半径隧道的半径。

本发明通过加设的伸缩机构2避免了人工手持地质雷达1检测，提高了检测的安全性和稳定性；同时，通过加设的缓冲机构4使地质雷达1与隧道拱顶为弹性接触，防止损坏地质雷达1，结构简单，检测准确；而且，通过采用电机2d1为动力源的驱动总成，能快速的控制上述地质雷达1快速上升或下降，提高了本装置的动态性能，效率高；而且，加设的激光传感器8、位移传感器9、位置开关10和PLC控制器11实现了检测的自动化；再且，加设的位置开关10能有效地防止地质雷达1挂在接触网架上；最后，所述折叠机构5能够紧急避障，有效地提高了装置的安全性及可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种隧道拱顶检测装置，包括：地质雷达、伸缩机构和底座，所述地质雷达通过伸缩机构安装在底座上，其特征在于，所述伸缩机构包括导轨、导轨滑块、撑杆和驱动总成，所述导轨竖直布置在所述底座上，所述撑杆通过导轨滑块滑动安装在所述导轨上，所述驱动总成驱动所述撑杆在所述导轨上滑动，所述地质雷达通过能使地质雷达与隧道壁为弹性接触的缓冲机构安装在撑杆的顶端；所述缓冲机构包括U形左杆、下杆、U形右杆、上杆和弹簧，所述U形左杆下端固定在所述撑杆顶部，所述地质雷达安装在所述U形右杆上，所述上杆和下杆的一端分别活动插装在所述U形左杆上端和下端，所述上杆和下杆的另一端分别活动插装在所述U形右杆上端和下端，所述弹簧一端安装在所述U形左杆上端，弹簧另一端安装在所述U形右杆下端；所述驱动总成包括电机、减速机、绳轮、绳轮座、钢丝绳、上滑轮和下滑轮，所述绳轮通过绳轮座活动安装在所述导轨上，所述减速机安装在所述绳轮座上，所述电机通过减速机与所述绳轮传动连接，所述上滑轮和下滑轮分别安装在所述导轨的上端和下端，所述钢丝绳一端固定在所述绳轮上，钢丝绳另一端先后依次缠绕所述上滑轮、下滑轮和绳轮后也固定在绳轮上，所述导轨滑块与缠绕在上滑轮和下滑轮之间的钢丝绳固定连接；所述导轨和底座之间设有折叠机构，该折叠机构包括连杆、连架杆和竖直布置在底座上的第一底杆与第二底杆，所述连杆一端与所述导轨中部铰接，连杆另一端与所述连架杆中部铰接，所述连架杆一端与所述第一底杆上端铰接，所述连架杆另一端设有销孔，所述第一底杆上设有一端带有锁紧销的锁紧绳，所述锁紧销与所述销孔相配合，所述第二底杆顶端与所述绳轮座铰接。

2.根据权利要求1所述的隧道拱顶检测装置，其特征在于，所述导轨上设有用于撑杆导向的导套。

3.根据权利要求1所述的隧道拱顶检测装置，其特征在于，所述导轨上对应钢丝绳的位置设有钢丝绳张紧机构。

4.根据权利要求1所述的隧道拱顶检测装置，其特征在于，所述底座上设有用于检测隧道半径的激光传感器，所述导轨上设有用于检测所述导轨滑块的位移传感器，所述导轨顶端设有用于检测隧道顶部接触网架的位置开关，所述底座上还设有PLC控制器，所述激光传感器、位移传感器、位置开关和电机与所述PLC控制器相连通。