CN107653775A - 悬挂式单轨交通轨道梁外部智能检查维修车 - Google Patents

Abstract

悬挂式单轨交通轨道梁外部智能检查维修车，以实现轨道梁外部故障、缺陷检查的自动化、信息化和智能化，并提供检维修作业条件。具有车体、驱动单元、智能检测单元、行车控制单元以及安全保护单元。所述驱动单元由动力蓄电池和悬挂式转向架构成。车体尾部设有悬挂式单轨轨道梁检维护作业平台，安装有传感器升降支架、轮廓探测仪、升降围栏平移轨道、检维护作业升降平台、限界检测激光传感器、锈蚀检测摄像机；所述悬挂式单轨轨道梁检维护作业平台可在升降围栏平移轨道上横向运动和垂向上运动，运动范围覆盖轨道梁左侧、右侧和下侧，提供可在轨道梁外部横向和纵向可移动的检查维修平台。所述智能检测系统的轮廓探测仪和锈蚀检测摄像机安装于车体中部两侧可在垂向运动的传感器升降支架上，锈蚀检测摄像机安装于支架中部外侧，轮廓探测仪安装于支架中部和顶部内侧。

Description

悬挂式单轨交通轨道梁外部智能检查维修车

技术领域

本发明涉及悬挂式单轨交通轨道，特别涉及一种悬挂式单轨交通轨道梁外部智能检查维修车。

背景技术

悬挂式单轨交通系统是一种投资低、施工简单、工期短、节能环保的新型交通系统，迄今为止，仅有日本和德国有实际运营线路，国内尚无运营线路。不同于传统的城市轨道交通系统，悬挂式单轨交通轨道梁一般架空建设(离地高度一般约11m)，列车悬吊于轨道梁下方车底离地高度不低于5m。因此，轨道梁内外均无检维修器材运输条件和作业平台，工作人员难以对全线轨道梁外部进行细致全面的检查、维修、保养。

为降低投资，缩短施工周期，悬挂式单轨交通的钢制轨道梁一般在工厂中预制，然后在现场完成组装焊接。由于钢制轨道梁长期暴露在自然环境中，目前在已有试验线上，轨道梁外部常出现裂纹、锈蚀、螺栓松动以及轨道梁连接处的密封性变差等问题，需要借助专业工具对轨道梁进行人工维护。作为悬挂式单轨交通系统的关键结构，轨道梁维修保养情况将直接影响悬挂式单轨交通运营的安全性、稳定性及线路服役周期。因此一种采用自动化、信息化、智能化的技术手段来保障悬挂式单轨轨道梁服役性能的检查设备的生产和发明显得迫在眉睫，也是悬挂式单轨交通运营维护的发展趋势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种悬挂式单轨交通轨道梁外部智能检查维修车，以实现轨道梁外部故障、缺陷检查的自动化、信息化和智能化，并提供检维修作业条件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的悬挂式单轨交通系统轨道梁外部智能检查维修车，具有车体、驱动单元、智能检测单元、行车控制单元以及安全保护单元，所述车体由检查车框架、检查车外壳构成，其特征是：所述驱动单元由动力蓄电池和悬挂式转向架构成；车体尾部设有悬挂式单轨轨道梁检维护作业平台，安装有传感器升降支架、轮廓探测仪、升降围栏平移轨道、检维护作业升降平台、限界检测激光传感器、锈蚀检测摄像机；所述悬挂式单轨轨道梁检维护作业平台可在升降围栏平移轨道上横向运动和垂向上运动，运动范围覆盖轨道梁左侧、右侧和下侧，提供可在轨道梁外部横向和纵向可移动的检查维修平台；所述智能检测系统的轮廓探测仪和锈蚀检测摄像机安装于车体中部两侧可在垂向运动的传感器升降支架上，锈蚀检测摄像机安装于支架中部外侧，轮廓探测仪安装于支架中部和顶部内侧。

本发明的有益效果是，针对悬挂式单轨交通系统轨道梁的特殊结构和材料，采用模式识别、激光检测等技术，对轨道梁的锈蚀，焊缝裂纹，形变，侵限等问题进行智能检测，提高对轨道梁外侧的检修效率；采用悬挂式单轨轨道梁检维护作业平台，解决对轨道梁人工检维修不便的问题；结合轨道梁检维修任务需要，设有安全保护单元，有效避免检查维修车与前方障碍物出现碰撞的情况，同时由底部闪光灯警示地面人员，工程车处于作业状态。

附图说明

本说明书包括如下四幅附图：

图1是本发明悬挂式单轨交通轨道梁外部智能检查维修车的主视图；

图2是本发明悬挂式单轨交通轨道梁外部智能检查维修车的右视图；

图3是本发明悬挂式单轨交通轨道梁外部智能检查维修车的立体图；

图4是本发明悬挂式单轨交通轨道梁外部智能检查维修车的俯视图；

图中示出构件名称及所对应的标记：箱型轨道梁1，传感器升降支架2，轮廓探测仪3，检查车框架4，悬挂式转向架5，检查车外壳6，车内照明灯7，转向架与车体连接器8，车载空调9，车内隔板10，驾驶室11，驾驶员座椅12，控制台13，雨刮器14，顶升支座15，底部闪光灯16，动力蓄电池17，工具柜18，乘员室19，液压站20，压缩空气站21，悬挂式单轨轨道梁检维护作业平台22，升降围栏平移轨道23，尾灯及尾部超声波雷24，限界检测激光传感25，锈蚀检测摄像机26，车载天线27，检维护作业升降平台28，电子标签天线29，电子标签30，车体位置锁定装置31，前车灯32，前端超声波雷达33。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参见图1至图4，本发明的悬挂式单轨交通轨道梁外部智能检查维修车包括检查车框架4、检查车外壳6、驱动单元、行车控制单元、智能检测单元以及安全防护单元。

所述驱动单元主要由悬挂式转向架5、动力蓄电池17构成。

所述行车控制单元主要由可编程逻辑控制器(PLC)、工控电脑构成。

所述智能检测单元主要由轮廓探测仪3、限界检测激光传感器25、锈蚀检测摄像机26及传感器升降支架2构成。

所述轮廓探测仪3的主要功能单元为高精度激光位移传感器；激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。系统通过四组激光传感器，捕获到其传回的轨道轮廓3D数据点后，在内存中以数据云的形式将数据存储起来，通过数据规则网格化算法，将内存中的离散的数据点云进行曲面拟合，并对点云数据值按一定的阀值进行化分，当数据位移值超过该阀值后，系统将该处的曲面以不同的颜色加以区分，以此检测出轨道外存在的缺陷。系统将拟合后的轨道曲面轮廓时时的显示到工控机界面中，并将数据一分为二，一份数据以TCP/IP网络数据传输的方式给到控制中心，另一份数据用于自身数据保存，存于工控机中。

所述车体分为三部分，前端为司机室，设有控制台13；中部为乘员室19，设有车内照明灯7、车载空调9、工具柜18；尾端设有悬挂式单轨轨道梁检维护作业平台22，设有传感器升降支架2、轮廓探测仪3、升降围栏平移轨道23、限界检测激光传感器25、锈蚀检测摄像机26。

所述限界检测激光传感器25设置四组，分别安装于外部巡检车的左侧上下两组、右侧上下两组；主要检测是否有外物侵限。其主要工作原理为：外部巡检车启动前，可对限界检测激光传感器25设置位置阀值，当设备启动后，限界检测激光传感器25开始工作，巡检车在运行过程中，若有障碍物在传感器设定的阀值内，传感器向PLC发送开关量，表明当前有不明物体进行阀值区，以此检测巡检设备运行的外部限界。

所述锈蚀检测摄像机26配备有两台，检测端程序主要运行在巡检设备工控机中，检测的主要内容包括焊缝裂纹宽度、裂缝长度、锈蚀面面积、限界等。系统通过机器视觉密集性采集轨道梁外部图片，并通过检测单元的软件对所采集的图片进行算法处理。算法基于稀疏表达来检测缺陷。对于锈蚀和裂纹等缺陷的检测，首先采用“滑框”的方式对整个图片进行滑动，得到每个图片的一二阶矩，之后结合一二阶矩的方式对图块进行大致的分类，分为正常块和疑似缺陷块，采用分类的方法也是基于全局的，即对所得到的块进行排序，排序后的结果如果存在跳变，那么就按照该跳变点对图像块进行大致的分类，即可分析出正常块和疑似缺陷块；然后通过广义的Haar特征对正常块进行快速的特征提取并将广义的Haar特征采用压缩感知的方式进行压缩，用提取的特征去对疑似缺陷块进行分类，得出当前图像是否为合格图片。并将计算结果一分为二，一份数据以TCP/IP网络数据传输的方式给到控制中心，另一份数据用于自身数据保存，存于工控机中。

所述传感器升降支架2，分别安装于车体两侧，包括支架本体、步进电机、丝杠、滑台、行程限位传感器，轮廓探测仪3、限界检测激光传感器25、锈蚀检测摄像机26安装于滑台，工作时，步进电机驱动丝杠旋转，带动滑台上下移动，直到行程限位传感器有信号输入，步进电机停机，此时达到指定工作位置。

所述安全保护单元包括尾灯及尾部超声波雷达24、前端超声波雷达33、底部闪光灯16与行车控制单元连接；超声波雷达工作时利用发射探头发射出一定频率的超声波，然后由接收探头接收经障碍物发射回来的超声波，根据发射与接收的时间差，由控制单元内的MCU处理计算出距离，这样就能探测出障碍物距离，避免“检修车”与前方障碍物出现碰撞的情况发生，同时由底部闪光灯16警示地面人员，工程车处于作业状态。

所述检查车框架4主要分为驾驶室11、乘员室19、悬挂式单轨轨道梁检维护作业平台22，各部分通过车内隔板10隔开。

所述驾驶室11布置有车内照明灯7、控制台13、驾驶员座椅12，挡风玻璃安装有雨刮器14。

所述乘员室19布置有车内照明灯7、车载空调9和工具柜18。

所述悬挂式单轨轨道梁检维护作业平台22布置有传感器升降支架2、轮廓探测仪3、升降围栏平移轨道23、限界检测激光传感器25、锈蚀检测摄像机26。

所述驱动单元主要为悬挂式转向架5，悬挂式转向架5包括转向架本体、驱动轮、导向轮、传动箱、直流电机，直流电机连接双出减速机，再由输出轴连接离合器对驱动轮进行驱动，转向架本体安装有弹簧减震独立悬挂；导向轮共8个分为左右两组，运行时，至少有一组与轨道梁内壁贴合。

所述检查车框架4与悬挂式转向架5通过转向架与车体连接器8连接。

所述检维护作业升降平台28，安装于悬挂式单轨轨道梁检维护作业平台22，包括液压站20、工作平台、伸缩式交叉支架、滑台、丝杠、升降围栏平移轨道23、直流电机、平移轨道限位传感器和平移轨道锁紧装置。工作时，直流电机驱动丝杠旋转，丝杠带动滑台沿升降围栏平移轨道23移动，直到平移轨道限位传感器有信号输入，电机停机，锁紧装置动作，然后工作人员立于工作平台，工作平台沿垂直方向升降，由工作人员发出命令停止或者继续升降，同时PLC通过读取液压泵旋转圈数，计算出平台目前所处位置，防止出现意外事故。

所述顶升支座15用于巡检小车移动时所需。

所述动力蓄电池17采用磷酸铁锂电池，具有安全性能高、寿命长、高温性能好、大容量、重量轻以及环保的优点。

所诉工具柜18用于存放工作人员检修维护时所需之工具。

所述压缩空气站21为维护工具提供动力。

所述定位系统工作原理为PLC实时读取编码盘返回脉冲数，然后与每脉冲位移值相乘，可得到小车实时位移值，可根据每秒脉冲数可以得到小车实时速度。同时沿轨道外壁粘贴有电子标签30，可对每段位移进行校正，减少累积误差。

所述电子标签天线29安装于检查车外壳6顶部。

所述控制台13安装有触摸屏，用于小车状态的显示及控制。

所述车体位置锁定装置31，用于在工作人员需要对轨道梁进行检查维修时，防止检查车停于轨道梁轨道时自由滑动。

本发明悬挂式单轨交通轨道梁外部智能检查维修车的操作流程如下：在驾驶室11中启动行车控制单元，智能检查维修车处于待机状态，打开智能检测单元，在光照条件不足时，启动车内照明灯7，车外照明，底部闪光灯16，将智能检测系统包括轮廓探测仪3、限界检测激光传感器25、锈蚀检测摄像机26通过人工或自动的方式调整至合理检测位置，启动智能检查维修车，在检修区域自动检查识别轨道梁外侧焊缝、裂纹、变形等问题，系统记录故障位置、故障问题，可以通过自动或人工操作检维护作业升降平台28的方式，将维修工具和物料送抵问题点。

以上所述只是用图解说明本发明悬挂式单轨交通轨道梁外部智能检查维修车的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (4)

1.悬挂式单轨交通系统轨道梁外部智能检查维修车，具有车体、驱动单元、智能检测单元、行车控制单元以及安全保护单元，所述车体由检查车框架(4)、检查车外壳(6)构成，其特征是：所述驱动单元由动力蓄电池(17)和悬挂式转向架(5)构成；车体尾部设有悬挂式单轨轨道梁检维护作业平台(22)，安装有传感器升降支架(2)、轮廓探测仪(3)、升降围栏平移轨道(23)、检维护作业升降平台(28)、限界检测激光传感器(25)、锈蚀检测摄像机(26)；所述悬挂式单轨轨道梁检维护作业平台(22)可在升降围栏平移轨道(23)上横向运动和垂向上运动，运动范围覆盖轨道梁左侧、右侧和下侧，提供可在轨道梁外部横向和纵向可移动的检查维修平台；所述智能检测系统的轮廓探测仪(3)和锈蚀检测摄像机(26)安装于车体中部两侧可在垂向运动的传感器升降支架(2)上，锈蚀检测摄像机(26)安装于支架中部外侧，轮廓探测仪(3)安装于支架中部和顶部内侧。

2.如权利要求1所述的悬挂式单轨交通系统轨道梁外部智能检查维修车，其特征是：在驾驶室(11)中启动行车控制单元，智能检查维修车处于待机状态，打开智能检测单元，在光照条件不足时，启动车内照明灯(7)，车外照明，底部闪光灯(16)，将智能检测系统包括轮廓探测仪(3)、限界检测激光传感器(25)、锈蚀检测摄像机(26)通过人工或自动的方式调整至合理检测位置，启动智能检查维修车，在检修区域自动检查识别轨道梁外侧焊缝、裂纹、变形等问题，系统记录故障位置、故障问题，可以通过自动或人工操作检维护作业升降平台(28)的方式，将维修工具和物料送抵问题点。

3.如权利要求1所述悬挂式单轨交通系统轨道梁外部智能检查维修车，其特征是；所述车体分为三部分，前端为司机室，设有控制台(13)；中部为乘员室(19)，设有车内照明灯(7)、车载空调(9)、工具柜(18)；尾端设有悬挂式单轨轨道梁检维护作业平台(22)，设有传感器升降支架(2)、轮廓探测仪(3)、升降围栏平移轨道(23)、限界检测激光传感器(25)、锈蚀检测摄像机(26)。

4.如权利要求3所述的悬挂式单轨交通系统轨道梁外部智能检查维修车，其特征是：所述限界检测激光传感器(25)设置四组，分别安装于外部巡检车的左侧上下两组、右侧上下两组。