CN108458667A - 轨道板变形快速检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道板变形快速检测装置及检测方法，包括横梁、支撑套筒、伸缩支脚、涨紧弹簧、固定螺栓、支架、PSD激光系统，所述伸缩支脚位于所述支撑套筒内，且所述伸缩支脚的下端露出于所述支撑套筒外，所述支撑套筒的上端通过所述固定螺栓与所述横梁的下端面固定连接，所述横梁与所述伸缩支脚的上端之间设置所述涨紧弹簧，所述横梁的上端设置所述支架，所述支架上设置PSD激光系统，所述PSD激光系统与检测系统无线连接。与现有技术相比，本发明对CRTS III型轨道板进行变形检测，和常规现场检测相比较，提高了精度，减少了对现场环境和人员、设备的要求；测量方法较以前的测量方法更加的快速、准确、节约成本。

Description

轨道板变形快速检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及传感器技术在高速铁路无砟轨道施工的应用领域，尤其涉及一种轨道板变形快速检测装置及检测方法。

背景技术

CRTSⅢ型板式无砟轨道是我国在引进、吸收、再创新的基础上具有完全自主知识产权的无砟轨道，具有精度高，双向预应力、工艺简单、可工厂化生产等特点。但与国外的博格板(国内称CRTS II型轨道板)一样，由于长薄型混凝土结构，在运输、储存和吊装过程中，由于混凝土自身应力和重力的影响，轨道板易产生翘曲变形。当变形值大于工程预期时，就会影响到轨道的施工质量，因此检测CRTS III型轨道板的变形，成了CRTS III型板式无砟轨道施工质量的关键一环。由于轨道板检测的精度要求较高，目前采用了两种方法控制CRTS III型轨道板的精度，一是三维激光扫描；二是全站仪配合标架测量，上述两种方式都会普遍存在费用昂贵、工序繁多、技术复杂、受环境影响大，须专业化队伍精心施做的问题。尤其是全站仪配合标架测量法，不仅占用专用设备，在CRTSIII型轨道板检测时，需要用到全站仪自由建站，工地环境、人员复杂对于CRTS III型轨道板检测来说较为困难，且花费的时间较长，致使检测结果精确度不高，对于检测人员的工作量也很繁杂。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种轨道板变形快速检测装置及检测方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明轨道板变形快速检测装置包括CRTS III型轨道板承轨槽，所述CRTS III型轨道板承轨槽上设置有CRTS III型板螺检孔，其特征在于：还包括横梁、支撑套筒、伸缩支脚、涨紧弹簧、固定螺栓、支架、PSD激光系统，所述伸缩支脚位于所述支撑套筒内，且所述伸缩支脚的下端露出于所述支撑套筒外，所述支撑套筒的上端通过所述固定螺栓与所述横梁的下端面固定连接，所述横梁与所述伸缩支脚的上端之间设置所述涨紧弹簧，所述横梁的上端设置所述支架，所述支架上设置PSD激光系统，所述PSD激光系统与检测系统无线连接。

进一步，所述PSD激光系统包括激光发射组件和激光接收组件，所述激光发射组件包括激光发射孔、X方向调节扭、Y方向调节扭，所述激光接收组件包括激光接收镜和无线通信天线，所述无线通信天线与检测系统连接。

进一步，所述检测系统包括信号放大运算模块、信号解调模块、同步信号产生电路、除法器、A/D采集模块、MCU、无线模块和电源管理模块，所述PSD 激光系统与所述信号放大运算模块的输入端连接，所述信号放大运算模块的信号输出端依次通过所述信号解调模块、所述除法器、所述A/D采集模块和所述 MCU与所述无线模块连接，所述信号放大运算模块与所述信号解调模块之间还连接所述同步信号产生电路，所述无线模块连接无线终端。

具体地，所述无线终端为手机或平板电脑的一种。所述同步信号产生电路主要采用型号LM311D的芯片；所述除法器主要采用型号AD538的芯片；所述无线模块主要采用型号LYMK1的芯片。

本发明一种轨道板变形快速检测方法，包括以下步骤：

(1)将PSD激光系统安放于同一条两端的被测CRTS III型轨道板承轨槽上(如图4中的①位)，微调至PSD激光系统的X、Y接近0，移动PSD激光系统接收组件至同侧各个承轨槽位，记录PSD激光系统位于同侧各个CRTS III型轨道板承轨槽的X、Y读数；

(2)将PSD激光系统移至另一条被测CRTS III型轨道板承轨槽(如图4 中②位)，微调至PSD激光系统的X、Y接近0，移动PSD激光系统接收组件至同侧各个承轨槽位，记录PSD激光系统位于同侧各个承轨槽的X、Y读数；

(3)测量记录的数据通过终端计算，得出CRTS III型轨道板承轨槽的变形值。

具体地，所述步骤(3)中的计算包括直线度计算和翘曲度计算；

所述直线度的计算：以一侧发射端坐标(0，0)与最远接收端坐标(X9,Y9) 或(X8，Y8)，建立一条直线，其他承轨槽测出的坐标(Xn,Yn)，与其增量计算值之差就是各测点的直线度，对于PSD激光系统而言，如果PSD激光系统有一个轴(如X轴)与轨道板平行，则：一侧的发射端与最远端的X值为相对0值，其余各点的X值与最远端X值之间的差值，就是测点的直线度；

所述翘曲度：以PSD激光系统与轨道板垂直的轴为参考进行计算。

本发明的有益效果在于：

本发明是一种轨道板变形快速检测装置及检测方法，与现有技术相比，本发明对CRTS III型轨道板进行变形检测，和常规现场检测相比较，提高了精度，减少了对现场环境和人员、设备的要求；测量方法较以前的测量方法更加的快速、准确、节约成本。

附图说明

图1是本发明的装置部分剖面结构示意图；

图2是本发明的装置部分应用示意图；

图3是本发明的检测系统结构原理框图；

图4是本发明的检测方法的示意图；

图5是本发明的同步信号产生电路电路图；

图6是本发明的除法器的电路图；

图7是本发明的无线模块电路图。

图中：1-横梁、2-支撑套筒、3-伸缩支脚、4-涨紧弹簧、5-固定螺栓、6-支架、7-PSD激光系统、8-激光发射孔、9-X方向调节扭、10-Y方向调节扭、11- 激光接收镜、12-无线通信天线、13-CRTS III型轨道板承轨槽、14-CRTS III型板螺检孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示：本发明轨道板变形快速检测装置包括CRTS III型轨道板承轨槽，所述CRTS III型轨道板承轨槽上设置有CRTS III型板螺检孔，其特征在于：还包括横梁1、支撑套筒2、伸缩支脚3、涨紧弹簧4、固定螺栓5、支架6、PSD 激光系统7，所述伸缩支脚3位于所述支撑套筒1内，且所述伸缩支脚3的下端露出于所述支撑套筒2外，所述支撑套筒2的上端通过所述固定螺栓5与所述横梁1的下端面固定连接，所述横梁1与所述伸缩支脚3的上端之间设置所述涨紧弹簧4，所述横梁1的上端设置所述支架6，所述支架6上设置PSD激光系统7，所述PSD激光系统7与检测系统无线连接。

现有技术支撑套筒采用的是固定端+活动端的构成型式，由于轨道板上的螺栓孔有一定的生产工差，因此固定端按设计孔径生产后，个别螺栓孔与固定端密贴不紧密，可能产生微小隙动，将会造成测量误差。另外，根据设计提供CRTS III型轨道板结构图计算，钢轨中心到承轨槽面的距离为0.210m(60轨 176mm+WJ-8B型标准扣件34mm)，现有标架的中心高度略高于钢轨中心。为提高测量精度，更好的模拟钢轨中心，我们创新了“双活动端”标架，作为激光发射端和PSD接收端的承载结构，

如图2所示：所述PSD激光系统7包括激光发射组件和激光接收组件，所述激光发射组件包括激光发射孔8、X方向调节扭9、Y方向调节扭10，所述激光接收组件包括激光接收镜11和无线通信天线12，所述无线通信天线12与检测系统连接。

如图3所示：所述检测系统包括信号放大运算模块、信号解调模块、同步信号产生电路、除法器、A/D采集模块、MCU、无线模块和电源管理模块，所述PSD激光系统与所述信号放大运算模块的输入端连接，所述信号放大运算模块的信号输出端依次通过所述信号解调模块、所述除法器、所述A/D采集模块和所述MCU与所述无线模块连接，所述信号放大运算模块与所述信号解调模块之间还连接所述同步信号产生电路，所述无线模块连接无线终端。为使用得PSD 在接收激光发射器发射的激光信号时，不受或少受大气折光的扰动，适应室外环境的使用，因此采用了信号放大、调制、运算等方法进行滤波，消除阳光中同波长光信号的影响，减少误差，提高观测值的稳定性。

如图5、图6和图7所示：所述无线终端为手机或平板电脑的一种。所述同步信号产生电路主要采用型号LM311D的芯片；所述除法器主要采用型号 AD538的芯片；所述无线模块主要采用型号LYMK1的芯片。

如图4所示：本发明一种轨道板变形快速检测方法，包括以下步骤：

(1)将PSD激光系统安放于同一条两端的被测CRTS III型轨道板承轨槽上(如图4中的①位)，微调至PSD激光系统的X、Y接近0，移动PSD激光系统接收组件至同侧各个承轨槽位，记录PSD激光系统位于同侧各个CRTS III型轨道板承轨槽的X、Y读数；

(2)将PSD激光系统移至另一条被测CRTS III型轨道板承轨槽(如图4 中②位)，微调至PSD激光系统的X、Y接近0，移动PSD激光系统接收组件至同侧各个承轨槽位，记录PSD激光系统位于同侧各个承轨槽的X、Y读数；

(3)测量记录的数据通过终端计算，得出CRTS III型轨道板承轨槽的变形值。

具体地，所述步骤(3)中的计算包括直线度计算和翘曲度计算；

所述直线度的计算：以一侧发射端坐标(0，0)与最远接收端坐标(X9,Y9) 或(X8，Y8)，建立一条直线，其他承轨槽测出的坐标(Xn,Yn)，与其增量计算值之差就是各测点的直线度，对于PSD激光系统而言，如果PSD激光系统有一个轴(如X轴)与轨道板平行，则：一侧的发射端与最远端的X值为相对0值，其余各点的X值与最远端X值之间的差值，就是测点的直线度；

所述翘曲度：以PSD激光系统与轨道板垂直的轴为参考进行计算。

实施例：

1、在CRTS III型轨道板一侧的首尾承轨槽上放置发明设备，把图1 中的伸缩支脚3放入CRTS III型板螺检孔内，靠涨紧弹簧4保证伸缩支脚3与 CRTS III型板螺检孔内径密贴，同时检查支撑套筒2与CRTS III型轨道板承轨槽接触紧密。

2、考虑到CRTS III型轨道板承轨槽生产过程中可能的工差，需使用图2中所示的X方向调节扭9、Y方向调节扭10调节，将激光发射组件发射的激光进行微调，使得测量终端显示的数值接近0位(X和Y)，此时从激光发射组件发射的激光射线，可以测量出远端承轨槽的基准数值(PSD的X和Y坐标)；

3、把图2所示激光接收组件依次向前推移，放置于每个CRTS III型轨道板承轨槽的CRTS III型板螺检孔中(注意放置要求同1)，得到同侧每个CRTS III 型轨道板承轨槽的测量数值，数据通过移动终端保存；

4、把PSD激光系统放置于CRTS III型轨道板承轨槽另一侧的首尾承轨槽上，按上述2～3条的步骤，得到另一侧每个承轨槽的测量数值，数据同样保存于移动终端。

5、所有数据采集完毕后，通过移动终端(手机)的APP，分析出轨道板的变形值。如下表所示：

较原先的检测方式，本新型设备对现场环境要求而言比原检测方式要求更低，对于检测人员而言，专业性要求更性，工作强度也相对轻松，重要的是测量精确度更高，同时能够大幅降低检测时间，从而提高检测效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种轨道板变形快速检测装置，包括CRTS III型轨道板承轨槽，所述CRTS III型轨道板承轨槽上设置有CRTS III型板螺检孔，其特征在于：还包括横梁、支撑套筒、伸缩支脚、涨紧弹簧、固定螺栓、支架、PSD激光系统，所述伸缩支脚位于所述支撑套筒内，且所述伸缩支脚的下端露出于所述支撑套筒外，所述支撑套筒的上端通过所述固定螺栓与所述横梁的下端面固定连接，所述横梁与所述伸缩支脚的上端之间设置所述涨紧弹簧，所述横梁的上端设置所述支架，所述支架上设置PSD激光系统，所述PSD激光系统与检测系统无线连接。

2.根据权利要求1所述的轨道板变形快速检测装置，其特征在于：所述PSD激光系统包括激光发射组件和激光接收组件，所述激光发射组件包括激光发射孔、X方向调节扭、Y方向调节扭，所述激光接收组件包括激光接收镜和无线通信天线，所述无线通信天线与检测系统连接。

3.根据权利要求1或2所述的轨道板变形快速检测装置，其特征在于：所述检测系统包括信号放大运算模块、信号解调模块、同步信号产生电路、除法器、A/D采集模块、MCU、无线模块和电源管理模块，所述PSD激光系统与所述信号放大运算模块的输入端连接，所述信号放大运算模块的信号输出端依次通过所述信号解调模块、所述除法器、所述A/D采集模块和所述MCU与所述无线模块连接，所述信号放大运算模块与所述信号解调模块之间还连接所述同步信号产生电路，所述无线模块连接无线终端。

4.根据权利要求3所述的轨道板变形快速检测装置，其特征在于：所述无线终端为手机或平板电脑的一种。

5.根据权利要求3所述的轨道板变形快速检测装置，其特征在于：所述同步信号产生电路主要采用型号LM311D的芯片；所述除法器主要采用型号AD538的芯片；所述无线模块主要采用型号LYMK1的芯片。

6.一种轨道板变形快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将PSD激光系统安放于同一条两端的被测CRTS III型轨道板承轨槽上(如图4中的①位)，微调至PSD激光系统的X、Y接近0，移动PSD激光系统接收组件至同侧各个承轨槽位，记录PSD激光系统位于同侧各个CRTS III型轨道板承轨槽的X、Y读数；

(2)将PSD激光系统移至另一条被测CRTS III型轨道板承轨槽(如图4中②位)，微调至PSD激光系统的X、Y接近0，移动PSD激光系统接收组件至同侧各个承轨槽位，记录PSD激光系统位于同侧各个承轨槽的X、Y读数；

(3)测量记录的数据通过终端计算，得出CRTS III型轨道板承轨槽的变形值。

7.根据权利要求6所述的轨道板变形快速检测方法，其特征在于：所述步骤(3)中的计算包括直线度计算和翘曲度计算；

所述直线度的计算：以一侧发射端坐标(0，0)与最远接收端坐标(X9,Y9)或(X8，Y8)，建立一条直线，其他承轨槽测出的坐标(Xn,Yn)，与其增量计算值之差就是各测点的直线度，对于PSD激光系统而言，如果PSD激光系统有一个轴(如X轴)与轨道板平行，则：一侧的发射端与最远端的X值为相对0值，其余各点的X值与最远端X值之间的差值，就是测点的直线度；

所述翘曲度：以PSD激光系统与轨道板垂直的轴为参考进行计算。