CN108180896B - 一种无人隧道检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人隧道检测装置，包括在隧道两侧的非交通车道上沿着行进方向纵向安装的轨道，每条轨道上设置有小车，两条轨道上的成对的小车在横向上均平齐设置；两条轨道上的成对的小车通过圆弧连接臂相连接，圆弧连接臂上设置有用于检查隧道内壁的检测机构，检测机构可沿圆弧连接臂的外弧面移动。本发明的装置在检修隧道时运行精度高，且可以纵向、横向和竖向运动，检测作业灵活方便，检测路径灵活。

Description

一种无人隧道检测装置

技术领域

本发明属于隧道安全检测领域，具体涉及一种无人隧道检测装置。

背景技术

随着我国公路里程的不断增长，隧道数量也不断增长，而我国地理地形复杂，环境气候复杂，隧道病害问题凸显，隧道渗漏、衬砌开裂问题表现的尤为严重，隧道检测成为最重要的隧道安全保障手段。

现有技术中，隧道检测大多采用人工检测。往往隧道检测测点非常多，高空作业平台一般使用车载升降机。车载升降机将操作人员送到隧道顶部，操作人员使用锤子敲击听声音，或者使用手提钻机在隧道衬砌上开孔观测是否存在渗漏、开裂和空洞。这种检测手段检测结果依靠操作人员经验性判断和观测，检测效率低，结果不准确，不稳定，实用性差，而且操作人员高空作业安全保障差。如果打孔，则会破坏隧道局部结构。使用电磁波检测装置，也可隧道渗漏、衬砌开裂，现有技术中，检测大多是人工手举或手托雷达天线紧贴衬砌表面进行，这种检测手段作业危险，且劳动强度大。

现有技术中，隧道快速检测车可以完成隧道渗漏、衬砌开裂检测，但是隧道快速检测车设备价格和服务费用很高，对于一些中小型隧道，相对费用太高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种无人隧道检测装置，解决现有技术中人工检测效率低、结果不稳定、适用性差、危险性高、劳动强度大，隧道快速检测车检测费用高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种无人隧道检测装置，包括在隧道两侧的非交通车道上沿着行进方向纵向安装的轨道，其中，每条轨道上设置有小车，两条轨道上的成对的小车在横向上均平齐设置；

两条轨道上的成对的小车通过圆弧连接臂相连接，所述圆弧连接臂上设置有用于检查隧道内壁的检测机构，所述检测机构可沿圆弧连接臂的外弧面移动。

进一步地，所述检测机构通过行走机构与圆弧连接臂的外弧面相连接；

所述圆弧连接臂的外弧面分布有多根纵向设置的齿条，所述行走机构包括第一电机和齿轮，所述齿轮与齿条相啮合，所述第一电机与齿轮相连接。

进一步地，所述圆弧连接臂相对的两个侧面上均开设有圆弧轨道，所述齿轮的两端分别连接有横向连接臂的一端，横向连接臂的另一端伸出外弧面并且与竖向连接臂的一端固连，竖向连接臂的另一端连接有滚轮，所述滚轮设置在圆弧轨道中。

进一步地，所述行走机构为两个且沿行走机构的移动路径设置。

进一步地，所述检测机构包括用于检测隧道内壁的天线、调节天线高度的高度调节机构和比较单元，所述天线的两端设置有压力传感器，所述压力传感器与比较单元电连接，所沪比较单元与高度调节机构电连接。

进一步地，所述高度调节机构设置在底座上，包括：第二电机、与第二电机相连接的高度调节组件、支撑架，所述天线通过安装平板设置在支撑架的顶端，所述高度调节组件与支撑架相连接。

进一步地，所述高度调节机构包括竖直设置在底座中心的螺杆、沿螺杆高度方向设置并与螺杆相配合的多个螺母，所述支撑架与螺母相连接，

进一步地，所述支撑架为圆筒形。

进一步地，所述安装平板与天线之间设置有气浮轴承。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

(1)本发明装置的检测设备在路面轨道上运行，消除路面不平整对检测结果的影响。

(2)本发明装置的天线与隧道衬砌紧密贴合，并且检测机构在圆弧连接臂上运行，检测结果平稳。

(3)本发明装置的圆弧连接臂满足车辆通行要求，检测作业时不必关闭隧道，降低对交通负面影响。

(4)本发明装置由电气自动化控制，不依靠人工操作，检测效率高，检测结果可靠，并且降低人工劳动强度，提高检测适用性。

(5)本发明装置运行精度高，且可以纵向、横向和竖向运动，设备检测作业灵活方便，检测路径灵活，适合多种隧道结构，也可以避开隧道内照明设备等设施。

(6)本发明装置可以搭载多种检测设备，以实现不同检测手段的综合运用。

附图说明

图1是本发明装置的整体结构示意图。

图2是圆弧连接臂的结构示意图。

图3是小车与圆弧连接臂的连接示意图。

图4是检测机构的结构示意图。

图5是检测机构的原理图。

图6是本发明的工作示意图。

图中各个标号的含义为：1-隧道，2-轨道，3-小车，4-圆弧连接臂，5-检测机构，6-齿条，7-齿轮，8-圆弧轨道，9-横向连接臂，10-竖向连接臂，11-滚轮，12-底座，13-支撑架，14-螺母，15-螺杆，16-安装平板，17-气浮轴承，18-压力传感器，19-天线，20-第二电机；

以下结合附图对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

本发明装置运行精度高，且可以纵向、横向和竖向运动，其中纵向、横向和竖向运动的实现分别是：

小车小轮在路面轨道上纵向运动，使得整个装置可以在路面上纵向运动。

齿轮齿条啮合传动，行走机构可以在圆弧连接臂上爬行，带动检测机构在圆弧连接臂上爬动并实现检测机构可以横向运动；

螺杆旋转，与螺杆啮合的螺母实现高度的调节，实现天线的竖向运动；

气浮轴承有3个自由度，安装在安装平板的天线可以绕球心旋转，灵活调节天线的方向与角度，以适应不同的隧道曲面。

需要说明的是如图1所示，本申请中的纵向指的是隧道中车辆的行进主方向，横向指的是隧道的宽度方向，横向和纵向相互垂直，竖向指的是垂直于横向和纵向所形成的平面的方向。

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例：

遵从上述技术方案，如图1至图5所示，本实施例给出一种无人隧道检测装置，包括在隧道1两侧的非交通车道上沿着行进方向纵向安装的轨道2，其中，每条轨道2上设置有小车，两条轨道2上的成对的小车3在横向上均平齐设置；

本公开提供的具体实施方式中，如图3，小车的底部设置有小轮，小轮沿轨道进行行走，且小车的外部轮廓为长方体形状；其中的轨道可以设置为直线形的轨道，但是如果隧道中的路面具有曲率，则当曲率较小时可以使用直线形的轨道，当曲率较大时应采用相应曲率的轨道。

两条轨道2上的成对的小车3通过圆弧连接臂4相连接，所述圆弧连接臂4上设置有用于检查隧道内壁的检测机构5，所述检测机构5可沿圆弧连接臂4的外弧面移动。

本具体实施方式中的小车与圆弧连接臂的连接方式可以为多种的，可以为铰接或者链条连接，本具体实施方式中，如图3，是将圆弧连接臂的端部固定在小车的顶部。

具体地，检测机构5通过行走机构与圆弧连接臂4的外弧面相连接；

本实施例中行走机构可以为多种形式，本实施例采用的是圆弧连接臂4的外弧面分布有多根纵向设置的齿条6，行走机构包括第一电机和齿轮7，所述齿轮7与齿条6相啮合，所述第一电机与齿轮7相连接。这样，在第一电机的驱动下，经过齿轮齿条的啮合传动，检测装置可以在圆弧连接臂上爬行。

为了使齿轮能够沿外弧面的中心弧线移动且不会发生偏移，圆弧连接臂4相对的两个侧面上均开设有圆弧轨道8述齿轮7的两端分别连接有横向连接臂9的一端，横向连接臂9的另一端伸出外弧面并且与竖向连接臂10的一端固连，竖向连接臂10的另一端连接有滚轮11，滚轮11设置在圆弧轨道8中。滚轮在圆弧轨道中起限位的作用，可以使得齿轮在外弧面上的行走不会发生偏移。

行走机构为两个且沿行走机构的移动路径设置，这样使得检测机构在外弧面上的行走更加稳定

检测机构5包括用于检测隧道内壁的天线19、调节天线19高度的高度调节机构和比较单元，所述天线19的两端设置有压力传感器18，压力传感器18与比较单元电连接，比较单元与高度调节机构电连接。

高度调节机构升高天线直至天线与隧道初砌接触并产生压力，高度调节机构根据压力传感器反馈的压力值调整天线高度；当压力值逐渐增大，有超过压力界限的趋势时，降低天线高度；当压力值逐渐减小，有超出压力界限趋势时，升高天线。

高度调节机构设置在底座12上，包括：第二电机20、与第二电机20相连接的高度调节组件、支撑架13，所述天线19通过安装平板16设置在支撑架13的顶端，所述高度调节组件与支撑架13相连接。

高度调节组件包括竖直设置在底座12中心的螺杆15、沿螺杆15高度方向设置并与螺杆15相配合的多个螺母14，支撑架13与螺母14相连接。

如图4，第二电机通过驱动螺杆旋转从而调节螺杆上螺母的高度，螺母与支撑架相连接，从而支撑架的高度也随之调整，即支撑架上设置的天线高度最终得到调整。

如图5，给定天线与隧道初砌之间压力值范围，由比较单元、第二电机、螺母和压力传感器组成反馈调节系统，时刻调整天线高度，使天线与隧道初砌之间压力值平稳，使测量环境更加平稳。

本实施例中的支撑架13为圆筒形，旋转时更加稳定，不会因质量不均产生偏移。

具体地，安装平板16与天线19之间设置有气浮轴承。隧道并不是标准的圆弧形，如图6，从A位置到B位置，B位置到C位置，第二电机要时刻根据压力传感器反馈的压力值调整天线高度。当天线与隧道初砌接触后，需要通过调整天线的角度使其更加贴合隧道内壁，故本实施例中将天线设置在气浮轴承上，可通过气浮轴承调节天线使其更加贴合隧道内壁。

工作过程：

如图6所示，检测机构处于A位置，控制第二电机，升高天线直至天线与隧道初砌接触，气浮轴承灵活转动，使天线调整到适应隧道曲面。继续控制第二电机，使天线与隧道初砌之间保持适当压力。

驱动第一电机，经过齿轮齿条啮合传动，检查装置从A位置运动到B位置，然后继续运动到极限位置C，由此，当前隧道截面检测完毕。

使整个装置在路面上纵向运动，运动到下一个截面，检测装置从C位置运动到A位置，如此反复循环。

Claims (1)

1.一种无人隧道检测装置，包括在隧道(1)两侧的非交通车道上沿着行进方向纵向安装的轨道(2)，其特征在于，每条轨道(2)上设置有小车，两条轨道(2)上的成对的小车(3)在横向上均平齐设置；

两条轨道(2)上的成对的小车(3)通过圆弧连接臂(4)相连接，所述圆弧连接臂(4)上设置有用于检查隧道内壁的检测机构(5)，所述检测机构(5)可沿圆弧连接臂(4)的外弧面移动；

所述检测机构(5)通过行走机构与圆弧连接臂(4)的外弧面相连接；所述圆弧连接臂(4)的外弧面分布有多根纵向设置的齿条(6)，所述行走机构包括第一电机和齿轮(7)，所述齿轮(7)与齿条(6)相啮合，所述第一电机与齿轮(7)相连接；

所述圆弧连接臂(4)相对的两个侧面上均开设有圆弧轨道(8)，所述齿轮(7)的两端分别连接有横向连接臂(9)的一端，横向连接臂(9)的另一端伸出外弧面并且与竖向连接臂(10)的一端固连，竖向连接臂(10)的另一端连接有滚轮(11)，所述滚轮(11)设置在圆弧轨道(8)中；

所述检测机构(5)包括用于检测隧道内壁的天线(19)、调节天线(19)高度的高度调节机构和比较单元，所述天线(19)的两端设置有压力传感器(18)，所述压力传感器(18)与比较单元电连接，所述比较单元与高度调节机构电连接；

所述高度调节机构设置在底座(12)上，包括：第二电机(20)、与第二电机(20)相连接的高度调节组件、支撑架(13)，所述天线(19)通过安装平板(16)设置在支撑架(13)的顶端，所述高度调节组件与支撑架(13)相连接；

所述高度调节组件包括竖直设置在底座(12)中心的螺杆(15)、沿螺杆(15)高度方向设置并与螺杆(15)相配合的多个螺母(14)，所述支撑架(13)与螺母(14)相连接；

所述安装平板(16)与天线(19)之间设置有气浮轴承；

所述行走机构为两个且沿行走机构的移动路径设置；

所述支撑架(13)为圆筒形。

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