CN103029720B - 一种跟踪钢轨轨顶中心线的轨廓波磨传感器定位机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跟踪钢轨轨顶中心线的轨廓波磨传感器定位机构，定位机构安装于检测车底盘上并随火车平稳运动，其四个连杆通过两个主汽缸带动，可使整个检测机构提升或者下降。不工作时将其升起，固定于检测车底盘，工作时通过汽缸使其紧压铁轨，保持与轨面紧密接触。轨廓传感器和波磨传感器分别安装于定位轮支架的两侧，定位轮工作时通过定位轮支撑汽缸紧贴铁轨；本发明通过增加一根同步支架，解决了前后定位轮在行进过程中前后摆动的问题，使其可以平稳地一直随着检测装置沿铁轨的中心运动。

Description

一种跟踪钢轨轨顶中心线的轨廓波磨传感器定位机构

技术领域

本发明主要应用于各种铁轨轨廓及波磨传感器的固定，具体涉及一种三维柔性定位机构。

背景技术

我国铁路建设在近年获得了高速发展，同时钢轨波浪磨耗等轨道损伤也成为日益严重的问题。在列车行驶过程中轮对与轨道的动力作用，自然环境和钢轨本身质量等原因都会造成钢轨表面产生波浪磨耗等损伤。钢轨波浪磨耗简称波磨，是钢轨损伤的一种主要类型，它是钢轨表面沿纵向出现的周期性的类似波浪形状的不平顺现象。

钢轨波浪磨耗是产生噪音和引起轮轨相互作用力变化的主因之一。如不能对钢轨波浪磨耗进行及时检测和养护处理，将加重轮轨接触面的恶化程度，降低钢轨的使用寿命，增加养护成本和安全隐患。因此，需定期对铁路钢轨波浪磨耗进行检测，对不符合标准的钢轨及时进行打磨或更换。传统的人工钢轨检测方式效率低，准确性低，已不能适应现阶段铁路高速发展的情况，因此，需设计可安装于列车车体的检测设备，实现对钢轨波浪磨耗的高精度自动化测量。

现在，随着非接触式激光传感器要逐渐代替传统的机械接触式传感器的趋势的到来，如何将两个传感器稳定地相对于钢轨固定也是我们面临的问题，所以我们需要开发一套能稳定将传感器定位的轨廓及波磨激光传感器的机械固定装置，使其在工作时不沿铁轨方向及垂直于铁轨的方向有任何晃动，来达到平稳输出数据的目的。

发明内容

本发明解决了前后定位轮在行进过程中前后摆动的问题，使其可以平稳地一直随着定位机构沿铁轨的中心运动，并且保证传感器探头在随火车 前进时一直处于铁轨中心线上而没有跳动。

本发明的技术方案为：一种跟踪钢轨轨顶中心线的轨廓波磨传感器定位机构，其特征在于：包括主轴梁11、同步支架12、两个悬臂架14、支撑梁15和设置在支撑梁15左右底部的支撑轮20，每侧导轨上方均设置有四个连杆、定位轮支架5、定位轮6、定位轮支撑汽缸9、“Z”形连杆10、主汽缸13；轨廓传感器7和波磨传感器8分别安装在定位轮支架5的前后两端，四个连杆顶端都通过万向节轴承连接在支撑梁15上方，底端则通过关节轴承与定位轮支架5连接；定位轮6通过安装架固定在定位轮支架5底部；主汽缸13上端通过关节轴承连接在检测车底盘上，下端固定在支撑梁15下方；定位轮支撑汽缸9一端固定在支撑梁15上，另一端固定在定位轮支架5上；两个悬臂架14的一端分别通过轴承连接在支撑梁15前后端上，主轴梁11上端通过轴承连接在检测车底盘上，下端分别通过轴承和两个悬臂架14的另一端连接在一起，前后两个悬臂架14之间固定连接同步支架12；其中“Z”形连杆10由连接轴16、固定连杆17和可调连杆18组成，固定连杆17和可调连杆18一端通过轴承分别设置在定位轮支架5的两端，固定连杆17和可调连杆18的另一端分别通过轴承和连接轴16底部相连，连接轴16的顶部则通过轴承固定在支撑梁15的底部。

有益效果：本发明的定位机构的四根连杆通过两个主汽缸带动，可使整个检测机构提升或者下降。不工作时将其升起，固定于检测车底盘，工作时通过汽缸使其紧压铁轨，保持与轨面紧密接触；另外，通过增加一根同步支架，解决了前后定位轮在行进过程中前后摆动的问题，使其可以平稳地一直随着检测装置沿铁轨的中心运动。以上结构共同作用，从而保证传感器探头在随火车前进时一直处于铁轨中心线上而没有跳动。

附图说明

图1为本发明的跟踪钢轨轨顶中心线的轨廓波磨传感器定位机构外形图；

图2为本发明的跟踪钢轨轨顶中心线的轨廓波磨传感器定位机构结构图；

图3为“Z”形连杆示意图；

图4为“L”形连杆原理图。

具体实施方式

本发明的跟踪钢轨轨顶中心线的轨廓波磨传感器定位机构安装于检测车底盘上并随火车平稳运动，其主要结构如图1、图2所示：包括主轴梁11、同步支架12、两个悬臂架14、支撑梁15和设置在支撑梁15左右底部的支撑轮20，每侧导轨上均设置有四个连杆1-4、定位轮支架5、定位轮6、定位轮支撑汽缸9、“Z”形连杆10、主汽缸13；支撑轮20沿左右两侧导轨运动。

轨廓传感器7和波磨传感器8分别安装在定位轮支架5的前后两端，四个连杆顶端都通过万向节轴承连接在支撑梁15上方，相对于检测车底盘固定，底端则通过关节轴承与定位轮支架5连接；定位轮6通过安装架固定在定位轮支架5底部；主汽缸13上端通过关节轴承连接在检测车底盘上，下端固定在支撑梁15下方，从而可以带动整个装置上升和下降；定位轮支撑汽缸9一端固定在支撑梁15上，另一端固定在定位轮支架5上，工作时可施加一个恒定的力使定位轮6紧贴铁轨内侧，从而保证轨廓传感器7和波磨传感器8的激光探头一直在铁轨的中心线上而不发生偏移和晃动；两个悬臂架14的一端分别通过轴承连接在支撑梁15前后端上，主轴梁11上端通过轴承连接在检测车底盘上，下端分别通过轴承和两个悬臂架14的另一端连接在一起，主轴梁11和悬臂架14组成“L”形连杆，“L”形连杆使火车在弯道上行驶时两个传感器的激光探头一直保持在铁轨的中心线上而不随车体偏移；前后两个悬臂架14之间固定有同步支架12，从而防止定位轮6在行进过程中前后摆动，使其可以平稳地一直随着定位机构沿铁轨的中心运动；其中“Z”形连杆10由连接轴16、固定连杆17和可调连杆18组成，固定连杆17和可调连杆18通过轴承分别设置在定位轮支架5的两端，连接轴16底部两端分别通过轴承和固定连杆17、可调连杆18相连，连接轴16的顶部则通过轴承固定在支撑梁15的底部，这样连接轴16的顶部的位置相对于支撑梁15固定，再通过固定连杆17和可调连杆18组成“Z”形连杆，可将定位轮支架5在垂直于铁轨方向的自由度限制死，使得定位轮6在贴紧铁轨后，轨廓传感器7和波磨传感器8只能随机构在铁轨上平稳的前进而不会出现垂直于铁轨方向的跳动或者振动。

装置工作时，通过主气缸13沿竖直向下的方向在支撑梁15上施加一个恒定的力，使支撑轮在运动中能始终紧贴铁轨而不发生跳动，从而保证传感器能始终平稳输出数据；图中四个连杆1-4组成四连杆机构，能保证无论在列车直行或者转弯的过程中，轨廓传感器7和波磨传感器8的激光探头始终垂直于铁轨而不发生晃动；定位轮支撑汽缸9在定位轮支架5上施加一个恒定的力，使装置即使在向前运动时，两个定位轮仍然能贴紧铁轨内侧，保证两个传感器的激光探头一直在铁轨的中心线上而不发生偏移和晃动；连接轴16，固定连杆17和可调连杆18，组成“Z”形连杆。可调连杆18和固定连杆17连接在定位轮支架5上，中间通过连接轴16与支撑梁15相连，使得定位轮6在贴紧铁轨后，轨廓传感器7和波磨传感器8只能随装置在铁轨上平稳的前进而不会出现垂直于铁轨方向的跳动或者振动。以上结构共同作用，从而保证传感器探头在随火车前进时一直处于铁轨中心线上而没有跳动。

本发明的L形连杆工作原理如图4所示：当火车在弯道上行驶时，车身相对于铁轨要有一个0至70毫米的偏移，导致检测机构也要随之有一个偏移。传统固定结构在此时会产生干涉磨损，为使火车在弯道上行驶时两个传感器的激光探头一直保持在铁轨的中心线上而不随车体偏移，轴A固定在车厢底盘上，随火车一起运动。定位轮通过“L”行连杆紧紧的同铁轨贴在一起。当轴A偏移距离D时，轴B随之发生偏移，但通过轴C固定好 的定位轮并未受到影响，仍然紧贴铁轨，从而保证安装在定位轮支架上的两个传感器激光探头一直保持在铁轨的中心线上。

在没有同步支架的情况下，在机构随小车沿铁轨方向向前运动时，由于惯性和摩擦力会导致支撑梁15在运动时前后晃动，从而使定位轮6和轨廓传感器7波磨传感器8也随之晃动，从而无法保证传感器正常工作。

在加上同步支架12后，有效制约了支撑梁15前后晃动时的自由度，可有效解决在运动定位轮支撑架5前后晃动的问题，从而保证传感器在工作时不沿铁轨方向及垂直于铁轨的方向有任何晃动，来达到平稳输出数据的目的。

综上所述，在工作过程中主汽缸施加一个向下的力从而保证装置在列车运行过程中不发生跳动，四连杆和“Z”形连杆结合使用，从而保证传感器探头在随火车前进时一直处于铁轨中心线上。“L”形连杆的使用，保证传感器探头在随火车转弯时一直处于铁轨中心线上而没有跳动与干涉磨损。加上同步支架后悬挂于车厢底部的检测机构能保证每根钢轨上的两个传感器的激光探头随火车在铁轨中心线上平稳的前进而不会出现沿垂直于铁轨方向的跳动或者振动。

Claims (1)

1.一种跟踪钢轨轨顶中心线的轨廓波磨传感器定位机构，其特征在于：包括主轴梁(11)、同步支架(12)、前后两个悬臂架(14)、支撑梁(15)和设置在支撑梁(15)左右底部的支撑轮(20)，在每侧导轨上方均设置有四个连杆、定位轮支架(5)、定位轮(6)、定位轮支撑汽缸(9)、“Z”形连杆(10)、主汽缸(13)；

轨廓传感器(7)和波磨传感器(8)分别安装在定位轮支架(5)的前后两端，四个连杆顶端都通过万向节轴承连接在支撑梁(15)上方，底端则通过关节轴承与定位轮支架(5)连接；定位轮(6)通过安装架固定在定位轮支架(5)底部；主汽缸(13)上端通过关节轴承连接在检测车底盘上，下端固定在支撑梁(15)下方；定位轮支撑汽缸(9)一端固定在支撑梁(15)上，另一端固定在定位轮支架(5)上；两个悬臂架(14)的一端分别通过轴承连接在支撑梁(15)前后端上，主轴梁(11)上端通过轴承连接在检测车底盘上，下端分别通过轴承和两个悬臂架(14)的另一端连接在一起，前后两个悬臂架(14)之间固定连接同步支架(12)；其中“Z”形连杆(10)由连接轴(16)、固定连杆(17)和可调连杆(18)组成，固定连杆(17)和可调连杆(18)一端通过轴承分别设置在定位轮支架(5)的两端，固定连杆(17)和可调连杆(18)的另一端分别通过轴承和连接轴(16)底部相连，连接轴(16)的顶部则通过轴承固定在支撑梁(15)的底部。