CN105438197B - 一种障碍物检测小车及其作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种障碍物检测小车及其作业方法，小车包括：车体模块，作为障碍物检测小车的主体，用于承载测量模块、里程模块、控制模块、动力模块和显示模块；测量模块，对位于轨道两侧的障碍物距离进行检测；里程模块，测量障碍物检测小车的行驶里程数据；控制模块，接收由测量模块采集的障碍物距离信息，以及由里程模块采集的小车行驶里程数据，并形成发送至大型养路机械自轮运转设备的对应表；动力模块，为障碍物检测小车提供动力；显示模块，用于障碍物检测小车作业过程，以及向大型养路机械自轮运转设备发送数据过程的显示。本发明能够满足铁路大型养路机械自轮运转设备对安全作业的要求，确保铁路运营线路、施工人员和设备的安全。

Description

一种障碍物检测小车及其作业方法

技术领域

本发明涉及铁路工程领域，尤其是涉及一种应用于大型养路机械自轮运转设备(如配砟车和清筛车等)作业的障碍物检测小车及其作业方法。

背景技术

在现有技术中，铁路大型养路机械自轮运转设备(主要包括：配砟车和清筛车)的作业机构自身在施工过程中通常会出现超限现象。而目前，国内大型铁路养路机械的实际施工安全管理过程中，针对施工作业过程中可能出现的超限现象主要采用的方法是完全依靠操作人员人工进行作业安全监控，并通过人工观察的方式保障施工作业安全。

当前铁路线路、尤其是高铁线路施工的复杂性和安全性要求，施工作业人员不断增加，线路维修成本也成倍增加。由于现有铁路工程作业主要依靠人工观察方式确保施工过程的超限预警，这种人工方式绝对依赖于人员自身的责任心，特别是铁路线路维修任务繁重时，作业人员不可避免地会出现倦怠疏忽的情况，这就极易引发铁路施工安全事故。在以往许多铁路线路的施工过程中，曾频繁地出现操作人员倦怠，而造成较为严重的线路设备安全事故的情况，如：发生清筛车撞断接触网电线杆等严重的施工作业事故。

线路维修作业安全关系到铁路线路的运营安全性和可靠性，铁路单位对安全生产和安全施工的严格规范要求迫切需要自动化程度更高，安全性和稳定性更好的施工安全保障装置，以确保铁路运营线路、施工人员和设备的安全。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种障碍物检测小车及其作业方法，能够满足铁路大型养路机械自轮运转设备对安全作业的要求，确保铁路运营线路、施工人员和设备的安全。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种障碍物检测小车的技术实现方案，一种障碍物检测小车，包括：

车体模块，作为障碍物检测小车的主体，用于承载测量模块、里程模块、控制模块、动力模块和显示模块；

测量模块，设置在所述车体模块上，用于对位于轨道两侧的障碍物的距离进行检测；

里程模块，设置在所述车体模块上，用于测量所述障碍物检测小车的行驶里程数据；

控制模块，设置在所述车体模块上，用于控制所述测量模块进行障碍物距离检测，接收由所述测量模块采集的障碍物距离信息，以及由所述里程模块采集的小车行驶里程数据，并形成发送至大型养路机械自轮运转设备的障碍物距离信息与小车行驶里程数据的对应表；

动力模块，设置在所述车体模块上，为所述障碍物检测小车提供动力；

显示模块，设置在所述车体模块上，用于所述障碍物检测小车作业过程，以及所述障碍物检测小车向大型养路机械自轮运转设备发送数据过程的显示。

优选的，所述车体模块包括前车体和后车体，所述车体模块通过设置在所述前车体和/或后车体上的定位柱固定连接为一体。

优选的，所述前车体包括前固定扶手、前车底板和前车轮对，所述前固定扶手设置在所述前车底板上部的前端，所述前车轮对设置在所述前车底板的下部。

优选的，所述后车体包括座椅、后车底板和后车轮对，所述座椅设置在所述后车底板上部的前端，所述后车轮对设置在所述后车底板的下部。

优选的，所述测量模块设置在所述后车底板的后部，并包括激光测距传感器、固定板、转换模块和支撑架，所述激光测距传感器设置在所述固定板沿长度方向的两端。所述转换模块设置在所述固定板上，用于向所述激光测距传感器发出障碍物距离检测信号，并对所述激光测距传感器返回的障碍物距离信号进行转换后输出至所述控制模块。所述支撑架设置在所述固定板下部的两端，所述支撑架的底部通过设置在所述后车底板上的连接柱进行固定。

优选的，所述动力模块包括电机和蓄电池，所述前车底板的下部设置有安装板，所述电机通过所述安装板设置在所述前车底板的下部。所述蓄电池设置在所述控制模块的内部。

优选的，所述蓄电池为所述电机提供电力，所述前车轮对的轴上设置有链轮，通过链条带动所述链轮实现所述前车轮对的转动。

优选的，所述显示模块设置在所述前固定扶手上，所述里程模块设置在所述后车底板前端侧部靠近所述电机的位置，所述控制模块通过所述支撑架固定在所述后车底板的后部。

优选的，所述障碍物检测小车还包括用于紧急刹车的脚控模块，所述脚控模块设置在所述前车底板的上部前端。

本发明还另外具体提供了一种如上所述的障碍物检测小车作业方法的技术实现方案，一种障碍物检测小车作业方法，包括以下步骤：

在铁路工程作业开始前，将障碍物检测小车运送至工作线路的轨道上，启动所述障碍物检测小车在所述轨道上走行并进行障碍物的距离检测。所述障碍物检测小车通过测量模块的激光测距传感器检测所述轨道两侧的障碍物与所述轨道中心的障碍物距离信息，通过里程模块测量所述障碍物检测小车的行驶里程数据，并形成障碍物距离信息与小车行驶里程数据的对应表，所述障碍物检测小车将障碍物距离信息与小车行驶里程数据的对应表发送至铁路大型养路机械自轮运转设备。当所述铁路大型养路机械自轮运转设备作业时，读取所述障碍物距离信息与小车行驶里程数据的对应表，根据所述铁路大型养路机械自轮运转设备的超限作业装置与所述障碍物之间的距离进行报警，并在紧急情况下自动控制停车。

通过实施上述本发明提供的障碍物检测小车及其作业方法的技术方案，具有如下有益效果：

(1)本发明实现了铁路线路施工作业过程障碍物的自动化检测，能够在铁路线路施工作业正式开始前，形成障碍物距离信息与小车行驶里程数据的对应表，并将对应表发送至大型养路机械自轮运转设备；

(2)本发明不但减少了铁路线路施工作业过程中的安全隐患，最大限度地避免了铁路线路施工作业过程中可能出现的超限作业现象，而且能够减少铁路线路施工人员、极大地降低了铁路线路维修成本；

(3)本发明障碍物检测小车结构简单、拆装、操作和运输都极为方便，极大地提高了铁路线路施工安全作业的自动化程度，能够很好地应用于各类铁路线路施工作业。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1是本发明障碍物检测小车的工作过程示意图；

图2是本发明障碍物检测小车一种具体实施方式的结构组成示意图；

图3是本发明障碍物检测小车一种具体实施方式的装配结构示意图；

图4是本发明障碍物检测小车一种具体实施方式中前车体的结构示意图；

图5是本发明障碍物检测小车一种具体实施方式中后车体的结构示意图；

图6是本发明障碍物检测小车一种具体实施方式中测量模块的结构示意图；

图中：1-车体模块，11-前车体，111-前固定扶手，112-前车底板，113-前车轮对，12-后车体，121-座椅，122-后车底板，123-后车轮对，2-测量模块，21-激光测距传感器，22-固定板，23-转换模块，24-支撑架，3-里程模块，4-控制模块，5-动力模块，51-电机，6-显示模块，7-脚控模块，8-轨道，10-障碍物检测小车，20-障碍物，13-链轮，14-安装板，15-定位柱，16-连接柱，17-安装孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1至附图6所示，给出了本发明障碍物检测小车及其作业方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如附图2所示，一种障碍物检测小车的具体实施例，障碍物检测小车10具体包括：

车体模块1，作为障碍物检测小车10的主体，用于承载测量模块2、里程模块3、控制模块4、动力模块5和显示模块6。

测量模块2，设置在车体模块1上，用于对位于轨道8两侧的障碍物20的距离进行检测。

里程模块3，设置在车体模块1上，用于测量障碍物检测小车10的行驶里程数据。

控制模块4，设置在车体模块1上，用于控制测量模块2进行障碍物距离检测，接收由测量模块2采集的障碍物距离信息，以及由里程模块3采集的小车行驶里程数据，并形成发送至大型养路机械自轮运转设备的障碍物距离信息与小车行驶里程数据的对应表。

动力模块5，设置在车体模块1上，为障碍物检测小车10提供动力。

显示模块6，设置在车体模块1上，用于障碍物检测小车10作业过程，以及障碍物检测小车10向大型养路机械自轮运转设备发送数据过程的显示。

上述具体实施例描述的障碍物检测小车10是一种独立的轨道线路检测车，能够单独作业，得到的障碍物信息，可提供给不同的铁路大型养路机械自轮运转设备。障碍物检测小车10能够在大型养路机械自轮运转设备(如配砟车和清筛车)作业机构超限作业时，很好地满足在作业过程中及时获取超限的障碍物20检测信息的需求。

如附图3所示，车体模块1包括前车体11和后车体12，车体模块1通过设置在前车体11和/或后车体12上的定位柱15固定连接为一体。其中，前车体11进一步包括前固定扶手111、前车底板112和前车轮对113，前固定扶手111设置在前车底板112上部的前端，前车轮对113设置在前车底板112的下部，如附图4所示。后车体12进一步包括座椅121、后车底板122和后车轮对123，座椅121设置在后车底板122上部的前端，后车轮对123设置在后车底板122的下部，如附图5所示。显示模块6设置在前固定扶手111上，控制模块3通过支撑架24固定在后车底板122的后部。里程模块3通过前车底板112、后车底板122上的安装孔17固定在车体1上，并设置在后车底板122前端侧部靠近电机51的位置。里程模块3可以采用旋转编码器、光栅，以及霍尔传感器等进行电机51转速的测量。

如附图6所示，测量模块2设置在后车底板122的后部，并包括激光测距传感器21、固定板22、转换模块23和支撑架24。激光测距传感器21采用一维激光测距传感器，并设置在固定板22沿长度方向的两端。转换模块23设置在固定板22的下部，并与控制模块4相连，用于在控制模块4的控制下向激光测距传感器21发出障碍物距离检测信号，并对激光测距传感器21返回的障碍物距离信号进行转换后输出至控制模块4。支撑架24设置在固定板22下部的两端，支撑架24的底部通过设置在后车底板122上的连接柱16进行固定。

动力模块5包括电机51和蓄电池，前车底板112的下部设置有安装板14，电机51通过安装板14设置在前车底板112的下部。蓄电池设置在控制模块4的内部。蓄电池为电机51提供电力，前车轮对113为主动轮，前车轮对113的轴上设置有链轮13，通过链条带动链轮13实现前车轮对113的转动。障碍物检测小车10还包括用于紧急刹车的脚控模块7，脚控模块7设置在前车底板112的上部前端。

上述具体实施例描述的障碍物检测车10的整个车体1可以拆卸成各个独立的组成单元，以便于障碍物检测车10上下轨道8，以及便于小车自身的搬运。

如附图1所示，一种如上所述的障碍物检测小车作业方法的具体实施例，包括以下步骤：

在铁路工程作业开始前，将障碍物检测小车10运送至工作线路的轨道8上，组装车体1的各个部分，并放置到轨道8上，确认各部分正常后，启动障碍物检测小车10上的操作系统，设置相关参数，开动障碍物检测小车10在轨道8上走行并进行障碍物20(如附图1所示，一种铁路线路工程作业中常见的障碍物20为电气化铁路接触网支柱)的距离检测。障碍物检测小车10通过测量模块2的激光测距传感器21检测轨道8两侧的障碍物20与轨道8中心的障碍物距离信息。通过里程模块5测量障碍物检测小车10的行驶里程数据，并形成障碍物距离信息与小车行驶里程数据的对应表，障碍物检测小车10将障碍物距离信息与小车行驶里程数据的对应表发送至铁路大型养路机械自轮运转设备。然后，障碍物检测小车10可以停车收工。当铁路大型养路机械自轮运转设备作业时，读取障碍物距离信息与小车行驶里程数据的对应表，根据铁路大型养路机械自轮运转设备的超限作业装置与障碍物20之间的距离进行报警，必要时给出停车信号警告操作人员，以便安全停车，并在非常紧急情况下自动控制停车。当障碍物检测小车10遇到需紧急下道的情况或障碍物检查完后，则存储作业数据、关闭操作系统，关闭并解体障碍物检测小车10，避让放置在轨道8旁或抬送至工程车上即可。

上述具体实施例描述的障碍物检测小车作业方法能够独立地进行电气化接触网支柱的距离检测，记录接触网支柱等障碍物与轨道中心的最短距离和小车行驶里程，形成小车行驶里程和障碍物信息对应表，并传送给大型养路机械自轮运转设备，以在铁路线路施工作业过程中对超限障碍物提前进行预警和规避。

通过实施本发明具体实施例描述的障碍物检测小车及其作业方法的技术方案，能够产生如下技术效果：

(1)本发明具体实施例描述的障碍物检测小车及其作业方法实现了铁路线路施工作业过程障碍物的自动化检测，能够在铁路线路施工作业正式开始前，形成障碍物距离信息与小车行驶里程数据的对应表，并将对应表发送至大型养路机械自轮运转设备；

(2)本发明具体实施例描述的障碍物检测小车及其作业方法不但减少了铁路线路施工作业过程中的安全隐患，最大限度地避免了铁路线路施工作业过程中可能出现的超限作业现象，而且能够减少铁路线路施工人员、极大地降低了铁路线路维修成本；

(3)本发明具体实施例描述的障碍物检测小车结构简单、拆装、操作和运输都极为方便，极大地提高了铁路线路施工安全作业的自动化程度，能够很好地应用于各类铁路线路施工作业。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (9)

1.一种障碍物检测小车，其特征在于，包括：

车体模块(1)，作为障碍物检测小车(10)的主体，用于承载测量模块(2)、里程模块(3)、控制模块(4)、动力模块(5)和显示模块(6)；

测量模块(2)，设置在所述车体模块(1)上，用于对位于轨道(8)两侧的障碍物(20)的距离进行检测；

里程模块(3)，设置在所述车体模块(1)上，用于测量所述障碍物检测小车(10)的行驶里程数据；

控制模块(4)，设置在所述车体模块(1)上，用于控制所述测量模块(2)进行障碍物距离检测，接收由所述测量模块(2)采集的障碍物距离信息，以及由所述里程模块(3)采集的小车行驶里程数据，并形成发送至大型养路机械自轮运转设备的障碍物距离信息与小车行驶里程数据的对应表；

动力模块(5)，设置在所述车体模块(1)上，为所述障碍物检测小车(10)提供动力；

显示模块(6)，设置在所述车体模块(1)上，用于所述障碍物检测小车(10)作业过程，以及所述障碍物检测小车(10)向大型养路机械自轮运转设备发送数据过程的显示；

所述车体模块(1)包括前车体(11)和后车体(12)，所述后车体(12)包括座椅(121)、后车底板(122)和后车轮对(123)，所述测量模块(2)设置在所述后车底板(122)的后部，并包括激光测距传感器(21)、固定板(22)、转换模块(23)和支撑架(24)，所述激光测距传感器(21)设置在所述固定板(22)沿长度方向的两端；所述转换模块(23)设置在所述固定板(22)上，用于向所述激光测距传感器(21)发出障碍物距离检测信号，并对所述激光测距传感器(21)返回的障碍物距离信号进行转换后输出至所述控制模块(4)；所述支撑架(24)设置在所述固定板(22)下部的两端，所述支撑架(24)的底部通过设置在所述后车底板(122)上的连接柱(16)进行固定。

2.根据权利要求1所述的障碍物检测小车，其特征在于：所述车体模块(1)通过设置在所述前车体(11)和/或后车体(12)上的定位柱(15)固定连接为一体。

3.根据权利要求2所述的障碍物检测小车，其特征在于：所述前车体(11)包括前固定扶手(111)、前车底板(112)和前车轮对(113)，所述前固定扶手(111)设置在所述前车底板(112)上部的前端，所述前车轮对(113)设置在所述前车底板(112)的下部。

4.根据权利要求3所述的障碍物检测小车，其特征在于：所述座椅(121)设置在所述后车底板(122)上部的前端，所述后车轮对(123)设置在所述后车底板(122)的下部。

5.根据权利要求3或4所述的障碍物检测小车，其特征在于：所述动力模块(5)包括电机(51)和蓄电池，所述前车底板(112)的下部设置有安装板(14)，所述电机(51)通过所述安装板(14)设置在所述前车底板(112)的下部；所述蓄电池设置在所述控制模块(4)的内部。

6.根据权利要求5所述的障碍物检测小车，其特征在于：所述蓄电池为所述电机(51)提供电力，所述前车轮对(113)的轴上设置有链轮(13)，通过链条带动所述链轮(13)实现所述前车轮对(113)的转动。

7.根据权利要求3、4或6任一项所述的障碍物检测小车，其特征在于：所述显示模块(6)设置在所述前固定扶手(111)上，所述里程模块(3)设置在所述后车底板(122)前端侧部靠近所述电机(51)的位置，所述控制模块(3)通过所述支撑架(24)固定在所述后车底板(122)的后部。

8.根据权利要求7所述的障碍物检测小车，其特征在于：所述障碍物检测小车(10)还包括用于紧急刹车的脚控模块(7)，所述脚控模块(7)设置在所述前车底板(112)的上部前端。

9.一种如权利要求1至8任一项所述的障碍物检测小车作业方法，其特征在于，包括以下步骤：

在铁路工程作业开始前，将障碍物检测小车(10)运送至工作线路的轨道(8)上，启动所述障碍物检测小车(10)在所述轨道(8)上走行并进行障碍物(20)的距离检测；所述障碍物检测小车(10)通过测量模块(2)的激光测距传感器(21)检测所述轨道(8)两侧的障碍物(20)与所述轨道(8)中心的障碍物距离信息，通过里程模块(5)测量所述障碍物检测小车(10)的小车行驶里程数据，并形成障碍物距离信息与小车行驶里程数据的对应表，所述障碍物检测小车(10)将障碍物距离信息与小车行驶里程数据的对应表发送至铁路大型养路机械自轮运转设备；当所述铁路大型养路机械自轮运转设备作业时，读取所述障碍物距离信息与小车行驶里程数据的对应表，根据所述铁路大型养路机械自轮运转设备的超限作业装置与所述障碍物(20)之间的距离进行报警，并在紧急情况下自动控制停车。