CN106525880A - 一种既有铁路隧道衬砌质量无损检测装置 - Google Patents

一种既有铁路隧道衬砌质量无损检测装置 Download PDF

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郑朝保
张龙
汪涛
江亚男
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Abstract

本发明公开了一种既有铁路隧道衬砌质量无损检测装置，包括依次相连的检测机构、自复位浮动机构、直线伸缩机构和俯仰机构，所述的检测机构包括中空的仿形臂、弧形伸缩臂和雷达天线单元，仿形臂为与隧道衬砌相适配的弧形，仿形臂中设置有与之相适配的弧形伸缩臂，弧形伸缩臂的一端位于仿形臂内而另一端设置有雷达天线单元；所述的自复位浮动机构包括上浮动板、中间浮动板和下浮动板，中间浮动板分别与上浮动板和下浮动板铰接，上浮动板和下浮动板通过弹簧相连，弹簧穿过中间浮动板。本发明的有益效果是：响应速度快、冲击小，能够快速地检测，提高了工作效率；有效地减小了漏检部位，检测数据可靠，提高了检测质量。

Description

一种既有铁路隧道衬砌质量无损检测装置
技术领域
本发明涉及一种既有铁路隧道衬砌质量无损检测装置，特别是一种能够在连续监测过程中躲避既有铁路隧道接触网系统的衬砌质量无损检测装置。
背景技术
随着国家交通的不断发展，铁路隧道的数量在逐年增加。在建设及运营隧道病害逐渐显现，如裂缝、空洞、渗水等。因此需要能够都隧道衬砌质量进行全面、快速无损的检测设备，使隧道施工缺陷及运营病害能够提前得到治理，避免意外情况的发生。而现有的检测设备主要存在如下缺陷：
（1）用人工托举天线的检测方法易发生安全事故，且由于体力等因素，不能确保天线时刻与衬砌表面保持紧密贴合， 测线位置定位不准确，直接影响到部分测线段落的数据采集质量，导致对部分衬砌存在误判、漏判；
（2）如申请号为201510996433.1的专利，虽然能够解决缺陷（1）的所存在的问题，但是由于铁路隧道衬砌上固定有接触网系统，在进行检测时，往往需要躲避，不仅检测效率低下，而衬砌的一些部位由于空间小或接触网的阻挡致使天线无法触及等情况而导致未被检测到，导致检测结果不全面，其实用性不高，不利于广泛推广，并且在该专利中，通过在万向连接机构和装有雷达天线的安装框架之间设置四个弹簧，来达到雷达天线与隧道衬砌之间的距离始终保持一致的目的，但只有当四个弹簧均变形到一定程度达到平衡状态时才能实现，反映所需时间长，当移动速度较快时，四个弹簧不能很快达到平衡状态，使得雷达天线与隧道衬砌的距离不能始终一致，导致检测结果出现误差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种检测快速、准确的既有铁路隧道衬砌质量无损检测装置。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种既有铁路隧道衬砌质量无损检测装置，包括依次相连的检测机构、自复位浮动机构、直线伸缩机构和俯仰机构，所述的检测机构包括中空的仿形臂、弧形伸缩臂、驱动油缸A和雷达天线单元，仿形臂为与隧道衬砌相适配的弧形，仿形臂中设置有与之相适配的弧形伸缩臂，弧形伸缩臂的一端位于仿形臂内而另一端设置有雷达天线单元，在仿形臂上远离雷达天线单元的位置与驱动油缸A的缸筒底部铰接，在弧形伸缩臂上靠近雷达天线单元的位置铰接与驱动油缸A的活塞杆铰接，雷达天线单元上还设置有感应器A，感应器A和驱动油缸A均连接在控制器上，在仿形臂的底部设置有多个万向轮；
所述的自复位浮动机构包括上浮动板、中间浮动板和下浮动板，上浮动板固定在仿形臂上，上浮动板通过铰耳A与中间浮动板铰接，中间浮动板通过铰耳B与下浮动板铰接，且铰耳A与铰耳B互相垂直设置，中间浮动板中部位置开有通孔且该通孔中放置有弹簧，弹簧的两端分别固定在上浮动板和下浮动板上。
所述的仿形臂的截面为方形，弧形伸缩臂的截面同样为方形，在仿形臂和弧形伸缩臂的侧壁之间设置有与侧壁相平行的长滚轮。
所述的中间浮动板上下两个面上均设置有缓冲垫，缓冲垫均未与上浮板和下浮板接触。
所述的雷达天线单元通过天线夹持架固定在弧形伸缩臂端头。
所述的直线伸缩机构包括外套臂、内套臂和驱动油缸B，外套臂套在内套臂上，内套臂的一端位于外套臂内而另一端伸出外套臂外，伸出外套臂的内套臂端头固定在下浮动板上，外套臂上与驱动油缸B的缸筒底部铰接，伸出外套臂的内套臂部位还与驱动油缸B的活塞杆铰接。
所述的外套臂上还设置有限位装置，所述的限位装置包括伸缩杆和矩形管状套，矩形管状套沿着外套臂轴向固定在外套臂外部，伸缩杆的一端设置固定在伸出外套臂的内套臂上，伸缩杆的另一端位于矩形管状套中，矩形管状套侧壁上开有沿其开通长槽，长槽所对应的伸缩杆两个极限位置处各设置有一个感应器B，感应器B和驱动油缸B均连接在控制器上。
本发明具有以下优点：
（1）本专利能够安装于轨道车辆或轮式车辆上，通过采用浮动设计的无损检测装置，使得仿形机构能自动克服轨道车辆或轮式车辆运行时的波动、隧道衬砌表面的起伏变化及机械臂振动的影响，保持万向轮始终贴紧隧道衬砌表面；而仿形机构采用与隧道拱顶圆形相适配的结构，通过浮动机构不受接触网系统影响部位的隧道衬砌变化，控制雷达天线与隧道顶部衬砌表面的距离。
（2）在躲避接触网系统时，雷达天线始终保持与隧道衬砌的距离不变，保证快速动作中部因冲击导致雷达天线撞击隧道衬砌，提高了检修作业的安全性；
（3）本专利能够对隧道衬砌进行不停车连续检测作业。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图；
图2为检测机构的结构示意图；
图3为雷达天线单元与天线夹持架连接的示意图；
图4为仿形臂与长滚轮连接的示意图；
图5 为自复位浮动机构的结构示意图；
图6 为直线伸缩机构的结构示意图；
图中，1—检测机构，2—自动复位机构，3—直线伸缩机构，4—仿形臂，5—弧形伸缩臂，6—驱动油缸A，7—雷达天线单元，8—万向轮，9—上浮动板，10—中间浮动板，11—下浮动板，12—铰耳A，13—铰耳B，14—弹簧，15—长滚轮，16—缓冲垫，17—天线夹持架，18—外套臂，19—内套臂，20—驱动油缸B，21—伸缩杆，22—矩形管状套。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
如图1~图4所示，一种既有铁路隧道衬砌质量无损检测装置，包括检测机构1、自动复位浮动机构2、直线伸缩机构3和俯仰机构图中未画出，所述的检测机构1包括中空的仿形臂4、弧形伸缩臂5、驱动油缸A6和雷达天线单元7，仿形臂4为弧形且与隧道衬砌相适配，仿形臂4中放置有与之相适配的弧形伸缩臂5，仿形臂4的截面为方形，弧形伸缩臂5的截面同样为方形，在仿形臂4和弧形伸缩臂5的侧壁之间设置有与侧壁相平行的长滚轮15，弧形伸缩臂5一端伸出仿形臂4外且在该端头设置有雷达天线单元7，雷达天线单元7通过天线夹持架17固定在弧形伸缩臂5端头，雷达天线单元7上设置有感应器A，弧形伸缩臂5的另一端位于仿形臂4 内，在雷达天线单元7位置的弧形伸缩臂5上与驱动油缸A6的活塞杆铰接，远离雷达天线单元7的仿形臂4上与驱动油缸A6的缸筒底部铰接，感应器A和驱动油缸A6均连接在控制上，在仿形臂4的底部设置有四个万向轮8。
如图5所示，所述的自复位浮动机构2包括上浮动板9、中间浮动板10和下浮动板11，上浮动板10固定在仿形臂4上，上浮动板9通过铰耳A12与中间浮动板10铰接，中间浮动板10通过铰耳B13与下浮动板11铰接，且铰耳A12与铰耳B13互相垂直设置，中间浮动板10中部位置开有通孔且该通孔中放置有弹簧14，弹簧14的两端分别固定在上浮动板9和下浮动板11上。中间浮动板10上下两个面上均设置有缓冲垫16，缓冲垫16均未与上浮板9和下浮板11接触。
如图6所示，所述的直线伸缩机构6包括外套臂18、内套臂19和驱动油缸B20，外套臂18套在内套臂19上，内套臂19的一端位于外套臂18内而另一端伸出外套臂18外，伸出外套臂18的内套臂19端头固定在下浮动板11上，外套臂18上与驱动油缸B20的缸筒底部铰接，伸出外套臂18的内套臂18部位还与驱动油缸B20的活塞杆铰接。所述的外套臂18上还设置有限位装置，所述的限位装置包括伸缩杆21和矩形管状套22，矩形管状套22沿着外套臂18轴向固定在外套臂18外部，伸缩杆21的一端设置固定在伸出外套臂18的内套臂19上，伸缩杆21的另一端位于矩形管状套22中，矩形管状套22侧壁上开有沿其开通长槽，长槽所对应的伸缩杆两个极限位置处各设置有一个感应器B，感应器B和驱动油缸B20均连接在控制器上。
工作时，万向轮8紧贴铁路隧道衬砌，雷达天线单元7发出检测信号，并将铁路隧道衬砌反射的信号进行收集并传递给控制器；当遇到障碍物时，通过感应器A检测其位置，通过驱动油缸A6带动仿形伸缩臂5回缩，当经过障碍物后，仿形伸缩臂5再伸出。为了保证信号检测的准确性，万向轮8必须始终贴紧铁路隧道衬砌，为了达到这一目的，通过自复位浮动机构2来实现，当铁路隧道衬砌出现凹坑或凸起时，上浮动板9和检测机构1一起产生浮动，通过弹簧14来实现浮动，由于凹坑或凸起各位置的高低不一致，通过铰耳A12和铰耳B13来满足与之相适配的不同方向的浮动，这种设置的反映速度快，利于铁路隧道衬砌质量的快速检测，为了防止弹簧14突然之间的过度变形，通过设置缓冲垫16来实现。通过驱动油缸B20带动内套臂18伸缩，内套臂18带动自复位浮动机构2和检测机构1上下位移，通过感应器B感应伸缩杆21在在矩形管状套22中的位置来控制上下位移的大小。通过俯仰机构（图中未画出）来实现检测机构1的转动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种既有铁路隧道衬砌质量无损检测装置，包括依次相连的检测机构（1）、自复位浮动机构（2）、直线伸缩机构（3）和俯仰机构，其特征在于：所述的检测机构（1）包括中空的仿形臂（4）、弧形伸缩臂（5）、驱动油缸A（6）和雷达天线单元（7），仿形臂（4）为与隧道衬砌相适配的弧形，仿形臂（4）中设置有与之相适配的弧形伸缩臂（5），弧形伸缩臂（5）的一端位于仿形臂（2）内而另一端设置有雷达天线单元（7），在仿形臂（4）上远离雷达天线单元（7）的位置与驱动油缸A（6）的缸筒底部铰接，在弧形伸缩臂（5）上靠近雷达天线单元（7）的位置铰接与驱动油缸A（6）的活塞杆铰接，雷达天线单元（7）上还设置有感应器A，感应器A和驱动油缸A（6）均连接在控制器上，在仿形臂（4）的底部设置有多个万向轮（8）；
所述的自复位浮动机构（2）包括上浮动板（9）、中间浮动板（10）和下浮动板（11），上浮动板（10）固定在仿形臂（4）上，上浮动板（9）通过铰耳A（12）与中间浮动板（10）铰接，中间浮动板（10）通过铰耳B（13）与下浮动板（11）铰接，且铰耳A（12）与铰耳B（13）互相垂直设置，中间浮动板（10）中部位置开有通孔且该通孔中放置有弹簧（14），弹簧（14）的两端分别固定在上浮动板（9）和下浮动板（11）上。
2.根据权利要求1所述的一种既有铁路隧道衬砌质量无损检测装置，其特征在于：所述的仿形臂（4）的截面为方形，弧形伸缩臂（5）的截面同样为方形，在仿形臂（4）和弧形伸缩臂（5）的侧壁之间设置有与侧壁相平行的长滚轮（15）。
3.根据权利要求1所述的一种既有铁路隧道衬砌质量无损检测装置，其特征在于：所述的中间浮动板（10）上下两个面上均设置有缓冲垫（16），缓冲垫（16）均未与上浮板（9）和下浮板（11）接触。
4.根据权利要求1所述的一种既有铁路隧道衬砌质量无损检测装置，其特征在于：所述的雷达天线单元（7）通过天线夹持架（17）固定在弧形伸缩臂（5）端头。
5.根据权利要求1所述的一种既有铁路隧道衬砌质量无损检测装置，其特征在于：所述的直线伸缩机构（6）包括外套臂（18）、内套臂（19）和驱动油缸B（20），外套臂（18）套在内套臂（19）上，内套臂（19）的一端位于外套臂（18）内而另一端伸出外套臂（18）外，伸出外套臂（18）的内套臂（19）端头固定在下浮动板（11）上，外套臂（18）上与驱动油缸B（20）的缸筒底部铰接，伸出外套臂（18）的内套臂（18）部位还与驱动油缸B（20）的活塞杆铰接。
6.根据权利要求5所述的一种既有铁路隧道衬砌质量无损检测装置，其特征在于：所述的外套臂（18）上还设置有限位装置，所述的限位装置包括伸缩杆（21）和矩形管状套（22），矩形管状套（22）沿着外套臂（18）轴向固定在外套臂（18）外部，伸缩杆（21）的一端设置固定在伸出外套臂（18）的内套臂（19）上，伸缩杆（21）的另一端位于矩形管状套（22）中，矩形管状套（22）侧壁上开有沿其开通长槽，长槽所对应的伸缩杆两个极限位置处各设置有一个感应器B，感应器B和驱动油缸B（20）均连接在控制器上。
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