CN103912281A - 一种隧道安全检修车与检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种隧道安全检修车与检测方法，属于工程机械技术领域，包括车头、维修升降台和车厢；维修升降台安装在车头与车厢之间。在上述结构的基础上，还增加了检修系统和信息采集系统。检修系统包括控制柜、显示屏、前距离传感器、后距离传感器、旋转轴承机构和检测装置；旋转轴承机构包括旋转轴承座、旋转电机、旋转轴和旋转支座；检测装置均通过轴承套安装在旋转轴上；信息采集系统包括万向旋转支架、3D全息扫描仪和信息储存模块。本发明能够自动和快速的检测隧道内表面出现裂缝或者表层脱落等问题的区域，实现了快速维修的同时，对隧道进行区域性的3D信息采集，为后期提供依据，从而提升检修的效率以及信息采集与检修的效果。

Description

一种隧道安全检修车与检测方法
技术领域
本发明涉及一种隧道检修车与检测方法，属于工程机械技术领域。
背景技术
隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道由于地理位置比较复杂，长时间使用后，隧道的内表层会出现裂缝或表层脱落等问题，危害过往的车辆，需要定期的进行安全信息的采集与检修。
在隧道检修设备中，检修车常见的一种。现有的隧道检修车多为在其车厢内增加升降装置，维修人员登上升降装置进行人为的信息采集和检修。上述结构，检修一公里的隧道往往需要一个月左右的时间，效率极低；同时，维修人员的信息采集往往只能通过照相机或者摄像机对局部出现问题的位置进行拍照或者拍摄，而不能对隧道整体进行一个系统的信息采集，不利于后期的分析，从而降低了安全信息的采集的效果。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种隧道安全检修车与检测方法，在实现快速维修的同时，实现对隧道整体的信息采集，提升检修的效率以及信息采集与检修的效果。
为实现上述目的，本发明包括车头、维修升降台和车厢；维修升降台安装在车头与车厢之间。在上述结构的基础上，还增加了检修系统和信息采集系统。 
检修系统包括控制柜、显示屏、前距离传感器、后距离传感器、旋转轴承机构和检测装置；
其中，控制柜安装在车厢上、靠近车头的一侧，控制柜被隔板分为上下两层，上层设置有PLC控制模块和电源， PLC控制模块与电源电信号连接；显示屏安装在维修升降台的维修支架上、对应车头后视窗的位置，与PLC控制模块电信号连接，并由PLC控制模块发出控制指令；前距离传感器和后距离传感器分别安装在车厢一侧的前后端表面，均与PLC控制模块电信号连接，并由PLC控制模块发出控制指令；
旋转轴承机构包括旋转轴承座、旋转电机、旋转轴和旋转支座；旋转轴承座安装在控制柜的下层；旋转电机安装在旋转轴承座上，旋转电机上安装有旋转电机电动开关，旋转电机电动开关与PLC控制模块电信号连接，并由PLC控制模块发出控制指令；旋转支座安装在车厢尾端；旋转轴可180°旋转的安装在旋转轴承座和旋转支座之间，旋转轴上均布多个检测装置；
检测装置均通过轴承套安装在旋转轴上，轴承套上端均安装有连接轴，连接轴上安装有电动开关，电动开关与PLC控制模块电信号连接，并由PLC控制模块发出控制指令，连接轴上端安装有电子探照灯，所述的电子探照灯与电动开关电信号连接，电子探照灯照明扣安装有十字支架，十字支架中间位置设置有距离传感器，距离传感器与PLC控制模块电信号连接，并由PLC控制模块发出控制指令；
信息采集系统包括万向旋转支架、3D全息扫描仪和信息储存模块， 3D全息扫描仪通过万向旋转支架安装在控制柜的顶部，3D全息扫描仪与PLC控制模块电信号连接，并由PLC控制模块发出控制指令；信息储存模块安装在控制柜中，与PLC控制模块电信号连接，并由PLC控制模块发出控制指令。
进一步，旋转轴承机构中，旋转轴承座和旋转支座均通过电子油缸分别安装在控制柜和车厢上，电子油缸均与PLC控制模块电信号连接。
进一步，显示屏与PLC控制模块无线电信号连接。
进一步，显示屏外侧设置有保护层。
进一步，电子探照灯为红外线电子探照灯。
进一步，旋转轴的外表面刻有尺寸刻度。
进一步，车头中安装有报警器，报警器与PLC控制模块电信号连接，报警器为蜂鸣报警器。
进一步，十字支架上还设置有摄像头，气体传感器等检测仪器。
上述检测车的检测方法与工作原理如下：1）车辆调平定位：驾驶员将检测车开到靠近隧道入口区域的中间位置，此时，打开控制柜中的电源，前后距离传感器开始工作，并将监测到的距离转化为信号并传送到PLC控制模块中，进一步转化为数据显示在显示屏上，检测人员通过车头的后视窗观察显示屏，当前后距离传感器检测到的距离相同时，驾驶员熄火，车辆与隧道的内层保持平行。
2）隧道检测：PLC控制模块会根据事先储存的指令打开旋转电机电动开关，旋转电机带动旋转轴开始旋转，进而带动旋转轴上套的检测装置按事先设定好的旋转速度进行旋转，检测装置上的距离传感器也在旋转过程中对隧道内表面的距离进行检测；当在旋转至某一角度的隧道内表面出现裂缝或者表层脱落时，距离传感器检测的距离不一致，此时，PLC控制模块关闭旋转电机电动开关，停转旋转轴旋转的同时，根据简单的判断原理，将少数不一致距离的距离传感器所在的检测装置的电子开关打开，进而打开电子探照灯对出现问题的区域照明，检修人员登上维修升降台进行检修。
3）隧道信息采集：在检修的同时，处于控制柜上方的3D全息扫描仪一直处于得电状态，并在万向旋转支架的带动下进行360°的扫描，并将采集的信息通过PLC控制模块储存在信息储存模块中，供后期的研究使用。
当本区域的信息采集和检测结束后，驾驶员发动检测车驶向下一个检测区域，进行进行车辆调平后的信息采集和检测，如此反复。
结合工作原理，本发明能够自动和快速的检测隧道内表面出现裂缝或者表层脱落等问题的区域，实现了快速维修的同时，对隧道进行区域性的3D信息采集，为后期提供依据，从而提升检修的效率以及信息采集与检修的效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是检修与信息采集系统的结构示意图；
图3是检修装置的结构示意图；
图4是本发明的工作原理框图。
图中：1、车头，2、显示屏，3、旋转电机电动开关，4、控制柜，5、PLC控制模块，6、万向旋转支架，7、3D全息扫描仪，8、隔板，9、电源，10、检测装置，11、后距离传感器，12、电子油缸，13、旋转支座，14、旋转轴，15、车厢，16、旋转轴承座，17、旋转电机，18、前距离传感器，19、维修升降台，20、轴承套，21、电动开关，22、连接轴，23、电子探照灯，24、十字支架，25、距离传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种隧道安全检修车，包括车头1、维修升降台19和车厢15；维修升降台19安装在车头1与车厢15之间。在上述基础上，结合图2所示，还包括检修系统和信息采集系统。
检修系统包括控制柜4、显示屏2、前距离传感器18、后距离传感器11、旋转轴承机构和检测装置10；其中，控制柜4安装在车厢15上、靠近车头1的一侧，控制柜4被隔板8分为上下两层，上层设置有PLC控制模块5和电源9，PLC控制模块5与电源9电信号连接；显示屏2安装在维修升降台20的维修支架上、对应车头1后视窗的位置，与PLC控制模块5电信号连接；前距离传感器18和后距离传感器11分别安装在车厢15一侧的前后端表面，均与PLC控制模块5电信号连接。
旋转轴承机构包括旋转轴承座16、旋转电机17、旋转轴14和旋转支座13；旋转轴承座16安装在控制柜4的下层；旋转电机17安装在旋转轴承座16上，旋转电机18上安装有旋转电机电动开关3，旋转电机电动开关3与PLC控制模块5电信号连接；旋转支座13安装在车厢15尾端；旋转轴14可180°旋转的安装在旋转轴承座16和旋转支座13之间，旋转轴15上均布多个检测装置10。
如图3所示，检测装置10均通过轴承套20安装在旋转轴14上，轴承套20上端均安装有连接轴22，连接轴22上安装有电动开关21，电动开关21与PLC控制模块5电信号连接，连接轴22上端安装有电子探照灯23，电子探照灯23与电动开关21电信号连接，电子探照灯23照明扣安装有十字支架24，十字支架24中间位置设置有距离传感器25，距离传感器25与PLC控制模块5电信号连接。
信息采集系统包括万向旋转支架6、3D全息扫描仪7和信息储存模块，3D全息扫描仪7通过万向旋转支架6安装在控制柜4的顶部，3D全息扫描仪7与PLC控制模块5电信号连接；信息储存模块安装在控制柜4中，与PLC控制模块5电信号连接。
作为本发明进一步的改进，旋转轴承机构中，旋转轴承座16和旋转支座13均通过电子油缸12分别安装在控制柜4和车厢上，电子油缸12均与PLC控制模块5电信号连接。上述设计可以调整检测的高度，提高检测的自由度和效果。
作为本发明进一步的改进，显示屏2与PLC控制模块5无线电信号连接，确保信号的传输稳定。
作为本发明进一步的改进，显示屏2外侧设置有保护层，在检修时保护显示屏2不会因外界因素而导致损坏。
作为本发明进一步的改进，电子探照灯23为红外线电子探照灯，提高探照的效果，便于维修。
作为本发明进一步的改进，旋转轴15的外表面刻有尺寸刻度，用于均匀的设置旋转轴15。
作为本发明进一步的改进，车头1中安装有报警器，报警器与PLC控制模块5电信号连接，报警器为蜂鸣报警器，提高检测的安全性。
作为本发明进一步的改进，十字支架24上还设置有摄像头，气体传感器等检测仪器，进一步提高检测的质量。
结合图4所示，本发明的检测方法如下：
1）车辆调平定位：当检测车进入隧道后，驾驶员将检测车开到靠近隧道入口区域的中间位置，此时，打开控制柜4中的电源9，前后距离传感器开始工作，并将监测到的距离转化为信号并传送到PLC控制模块5中，进一步转化为数据显示在显示屏2上，检测人员通过车头1的后视窗观察显示屏2，当前后距离传感器检测到的距离相同时，驾驶员熄火，车辆与隧道的内层保持平行。
2）隧道检测：调平完成后，PLC控制模块5会根据事先储存的指令打开旋转电机电动开关3，旋转电机17带动旋转轴14开始旋转，进而带动旋转轴14上套的检测装置10按事先设定好的旋转速度进行旋转，检测装置10上的距离传感器25也在旋转过程中对隧道内表面的距离进行检测；当在旋转至某一角度的隧道内表面出现裂缝或者表层脱落时，距离传感器25检测的距离不一致，此时，PLC控制模块5关闭旋转电机电动开关3，停转旋转轴14旋转的同时，根据简单的判断原理，将少数不一致距离的距离传感器25所在的检测装置的电子开关打开，进而打开电子探照灯23对出现问题的区域照明，检修人员登上维修升降台进行检修。
2）隧道信息采集：在检修的同时，处于控制柜4上方的3D全息扫描仪7一直处于得电状态，并在万向旋转支架6的带动下进行360°的扫描，并将采集的信息通过PLC控制模块5储存在信息储存模块中，供后期的研究使用。
当本区域的信息采集和检测结束后，驾驶员发动检测车驶向下一个检测区域，进行进行车辆调平后的信息采集和检测，如此反复。
综上所述，本发明能够自动和快速的检测隧道内表面出现裂缝或者表层脱落等问题的区域，实现了快速维修的同时，对隧道进行区域性的3D信息采集，为后期提供依据，从而提升检修的效率以及信息采集与检修的效果。

Claims (10)

1.一种隧道安全检修车，包括车头（1）、维修升降台（19）和车厢（15）；维修升降台（19）安装在车头（1）与车厢（15）之间，其特征在于：还包括检修系统和信息采集系统； 
所述的检修系统包括控制柜（4）、显示屏（2）、前距离传感器(18)、后距离传感器(11)、旋转轴承机构和检测装置（10）；
其中，控制柜（4）安装在车厢（15）上、靠近车头（1）的一侧，控制柜（4）被隔板（8）分为上下两层，上层设置有PLC控制模块（5）和电源（9），所述的PLC控制模块（5）与电源（9）电信号连接；所述的显示屏（2）安装在维修升降台（20）的维修支架上、对应车头（1）后视窗的位置，与PLC控制模块（5）电信号连接；所述的前距离传感器(18)和后距离传感器(11)分别安装在车厢（15）一侧的前后端表面，均与PLC控制模块（5）电信号连接；
所述的旋转轴承机构包括旋转轴承座（16）、旋转电机（17）、旋转轴（14）和旋转支座（13）；所述的旋转轴承座（16）安装在控制柜（4）的下层；旋转电机（17）安装在旋转轴承座（16）上，旋转电机（18）上安装有旋转电机电动开关（3），旋转电机电动开关（3）与PLC控制模块（5）电信号连接；所述的旋转支座（13）安装在车厢（15）尾端；所述的旋转轴（14）可180°旋转的安装在旋转轴承座（16）和旋转支座（13）之间，旋转轴（15）上均布多个检测装置（10）；
所述的检测装置（10）均通过轴承套（20）安装在旋转轴（14）上，轴承套（20）上端均安装有连接轴（22），连接轴（22）上安装有电动开关（21），所述的电动开关（21）与PLC控制模块（5）电信号连接，所述的连接轴（22）上端安装有电子探照灯（23），所述的电子探照灯（23）与电动开关（21）电信号连接，所述的电子探照灯（23）照明扣安装有十字支架（24），十字支架（24）中间位置设置有距离传感器（25），所述的距离传感器（25）与PLC控制模块（5）电信号连接；
所述的信息采集系统包括万向旋转支架（6）、3D全息扫描仪（7）和信息储存模块，所述的3D全息扫描仪（7）通过万向旋转支架（6）安装在控制柜（4）的顶部，3D全息扫描仪（7）与PLC控制模块（5）电信号连接；所述的信息储存模块安装在控制柜（4）中，与PLC控制模块（5）电信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种隧道安全检修车，其特征在于：所述的旋转轴承机构中，旋转轴承座（16）和旋转支座（13）均通过电子油缸（12）分别安装在控制柜（4）和车厢上，电子油缸（12）均与PLC控制模块（5）电信号连接。
3.根据权利要求1所述的一种隧道安全检修车，其特征在于：所述的显示屏（2）与PLC控制模块（5）无线电信号连接。
4.根据权利要求1或3所述的一种隧道安全检修车，其特征在于：所述的显示屏（2）外侧设置有保护层。
5.根据权利要求1所述的一种隧道安全检修车，其特征在于：所述的电子探照灯（23）为红外线电子探照灯。
6.根据权利要求1所述的一种隧道安全检修车，其特征在于：所述的旋转轴（15）的外表面刻有尺寸刻度。
7.根据权利要求1所述的一种隧道安全检修车，其特征在于：所述的车头（1）中安装有报警器，所述的报警器与PLC控制模块（5）电信号连接，报警器为蜂鸣报警器。
8.根据权利要求1所述的一种隧道安全检修车，其特征在于：所述的十字支架（24）上还设置有摄像头，气体传感器等检测仪器。
9.根据权利要求1所述的一种隧道安全检修车，其特征在于：具体的检修方法如下：
1）车辆调平定位：驾驶员将检测车开到靠近隧道入口区域的中间位置，此时，打开控制柜（4）中的电源（9），前距离传感器（18）和后距离传感器（11）开始工作，并将监测到的距离转化为信号并传送到PLC控制模块（5）中，进一步转化为数据显示在显示屏（2）上，检测人员通过车头（1）的后视窗观察显示屏（2），当前距离传感器（18）和后距离传感器（11）检测到的距离相同时，驾驶员熄火，车辆与隧道的内层保持平行；
2）隧道检测：PLC控制模块（5）根据事先储存的指令打开旋转电机电动开关（3），旋转电机（17）带动旋转轴（14）开始旋转，进而带动旋转轴（14）上套的检测装置（10）按事先设定好的旋转速度进行旋转，检测装置（10）上的距离传感器25也在旋转过程中对隧道内表面的距离进行检测；当在旋转至某一角度的隧道内表面出现裂缝或者表层脱落时，距离传感器（25）检测的距离不一致，此时，PLC控制模块（5）关闭旋转电机电动开关（3），停转旋转轴（14）旋转的同时，根据简单的判断原理，将少数不一致距离的距离传感器（25）所在的检测装置的电子开关打开，进而打开电子探照灯（23）对出现问题的区域照明，检修人员登上维修升降台进行检修；
3）隧道信息采集：在检修的同时，处于控制柜（4）上方的3D全息扫描仪（7）一直处于得电状态，并在万向旋转支架（6）的带动下进行360°的扫描，并将采集的信息通过PLC控制模块（5）储存在信息储存模块中，供后期的研究使用。
10.当本区域的信息采集和检测结束后，驾驶员发动检测车驶向下一个检测区域，进行进行车辆调平后的信息采集和检测，如此反复。
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