CN109353370A - 一种非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置，包括垂直定位组件、侧向定位组件、支架小车以及自动控制系统，支架小车通过外力作用在钢轨上移动；垂直定位组件设置在支架小车顶部，用来实现支架小车的垂直升降；侧向定位组件为两套，分别设置在支架小车底部两侧，用来实现对钢轨不平顺及钢轨断面磨耗损的扫描；通过自动控制系统控制水平驱动装置、垂直驱动装置的运动。本装置优点在于可与钢轨铣磨车、钢轨打磨车等各类钢轨养护工程车配合使用，可实现作业时对钢轨轮廓的在线测量。

Description

一种非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置

技术领域

本发明涉及轨道交通和测量技术领域，尤其涉及一种非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置。

背景技术

钢轨是铁路线路中最为重要的设备之一，其主要作用是支撑并引导机车车辆的车轮，在列车运行中直接承受来自车轮的载荷和冲击。其状态是否完好直接关系到列车的运行安全。钢轨疲劳损伤后，主要表现为轨头磨耗，包括垂直磨耗、侧面磨耗等，这些损伤直接影响铁路的运营安全，因此对钢轨轨表面不平顺及钢轨头轮廓进行定期检测十分重要。目前国内应用的钢轨断面廓形检测主要采用静态检测方式，其具体检测方法可分为接触式与非接触式两大类：接触式钢轨断面廓形检测设备与钢轨被测表面接触，直接获取钢轨廓形特征位置信息或完整钢轨廓形；非接触式钢轨断面廓形检测设备在不接触被测钢轨表面的情况下实现钢轨廓形数据的采集。

国内目前主要的廓形检测方式为手持式、廓形卡板等，在检测方面效率低、检测结果不直观，不能实现自动在线检测，从现有钢轨修复主要采用钢轨铣磨车及打磨车修复钢轨，速度快自动化程度高，而现有检测设备不能满足要求。

因此，有必要提供一种非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置来解决以上问题。

发明内容

本发明通过提供一种非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置，大大提高钢轨廓形及波磨的检测效率，从而为钢轨廓形和波磨的高效检测和分析提供一种新的方法。

本发明提供一种非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置，该装置包括垂直定位组件、侧向定位组件、支架小车以及自动控制系统，支架小车，支架小车包括结构框架及设置在结构框架下的四个轮子，支架下车通过四个轮子支承在标准轨距轨道通过外力作用在钢轨上移动；垂直定位组件设置在支架小车顶部，用来实现支架小车的垂直升降；侧向定位组件设置在支架小车底部，用来实现对钢轨不平顺及钢轨断面磨耗损的扫描，所述侧向定位组件包括至少三个1D激光位移传感器、 2D激光位移传感器、水平驱动装置，激光位移传感器通过固定架分别安装于支架小车底部两侧，固定架在水平驱动装置作用下能水平方向移动。

优选的，所述的垂直定位组件包括四个垂直气缸，四个垂直气缸分别固定设置在支架小车顶部的四角，作业时将垂直气缸的一端固定于钢轨养护工程车的底部，通过垂直气缸实现支架小车的升降。

优选的，所述的水平驱动装置包括水平气缸，水平气缸的活塞杆与固定架一端固定连接，固定架通过水平导轨固定于支架小车的结构框架上，左右两侧水平气缸将安装有1D传感器及2D传感器的固定架沿水平方向导轨推进，利用支架小车两侧的轮子抵住钢轨内侧来定位各传感器的横向位置。

优选的，所述侧向定位组件还包括限位件，所述限位件设置在固定架底部且靠近钢轨的一侧，用来限定固定架水平移动的位置。

优选的，固定架靠钢轨的一侧设置三个1D激光位移传感器、一个2D激光位移传感器，并通过保护罩固定于支架小车的结构框架上。

优选的，所述保护罩上激光位移传感器激光检测对应位置处开设通孔。

优选的，所述保护罩包括保护罩门及小型气缸，检测装置工作时，垂直气缸带动整个小车下降到钢轨上，并利用此垂直气缸推力保证小车轮子与钢轨顶面贴紧，同时利用此气缸内置的位置传感器发出信号，通过控制系统控制水平气缸推出，使限位件与钢轨内侧贴紧，同时与保护罩门相连的小型气缸动作，实现保护罩门的自动打开和关闭保护罩，使得1D与2D激光位置传感器工作。

优选的，所述结构框架上驱动导杆底端对应位置处固定设置有U 型开口的驱动座，驱动导杆穿过U型开口，驱动导杆提供推动支架小车移动的外力，驱动导杆在U型框内可左右移动，来确保检测装置不会随工程车的摆动而脱离钢轨，导致测量误差。

优选的，所述支架小车的结构框架外侧设置收纳钩，方便本发明不使用时的收纳。

与相关技术相比，本发明提供的具有以下有益效果：

本装置可与钢轨铣磨车、钢轨打磨车等各类钢轨养护工程车配合使用，可实现作业时对钢轨轮廓的实时动态测量，并将测量廓形输出成CAD支持格式的图像和二维坐标，从而实现作业前后轨廓的对比，及时监控作业效果，大大提高了检测工作效率；

装置两侧各设置三个或以上1D传感器、一个2D传感器，利用激光位移传感器对钢轨进行非接触式检测，检测精度高；

通过侧向定位组件来保证支架小车不脱离钢轨，保证位移传感器始终处于检测区域。

附图说明

图1-本发明的结构示意图；

图2-本发明装置的后视图；

图3-本发明的仰视图。

其中：结构框架-1，垂直气缸-2，水平气缸-3，1D传感器保护罩的通孔-4，2D传感器保护罩-5，固定架-6，驱动导杆-7，U型框-8，收纳钩-9，轮子-10，钢轨-11，保护罩-12，自动控制系统-13，工程车的底盘-14，限位螺钉-15，导轨-16。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1、图2、图3所示，本实施例的非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置，包括垂直定位组件、侧向定位组件、支架小车、自动控制系统，支架小车包括结构框架1及设置在结构框架下的四个轮子 10，结构框架的后端设置驱动导杆7，作业时将驱动导杆7一端固定于工程车的底盘，通过工程车的移动提供支架小车的移动外力，驱动导杆另一端与结构框架接触位置处设置U型框8，驱动导杆在U型框内可左右移动，本实施例的垂直定位组件包括四个垂直气缸2，垂直气缸的活动端分别固定设置在支架小车结构框架顶部的四角，作业时将垂直气缸的另一端固定于工程车的底盘，支架小车通过垂直气缸实现垂直升降，本实施例的侧向定位组件包括设置在支架小车底部左右两侧的水平气缸3、检测装置，每套检测装置包括三个1D传感器， 1D传感器设置在保护罩内，且正对钢轨面的位置开设通孔4，一个 2D传感器，同样设置在保护罩门5，保护罩门与固定架形成密闭空间，2D传感器倾斜设置在密闭空间，且在检测的相应位置开设检测通孔，传感器均固定设置在固定架6上，结构框架的底部两侧设置两根水平方向的导轨16，固定架的一侧固定设置三个1D传感器、靠内侧位置固定设置一个2D传感器，固定架的另一侧与水平气缸的活塞杆连接，通过左右两侧水平气缸将安装有1D传感器及2D传感器的固定架沿水平方向导轨推进，在固定架底部靠钢轨侧设置限位螺钉 15，用来限定固定架水平移动的位置，水平驱动气缸驱动固定架移动至限位螺钉刚好接触钢轨即为检测装置的横向检测定位位置，支架小车的外侧设置收纳钩9，方便本发明不使用时收纳。

本实施例通过自动控制系统13控制水平气缸、垂直气缸的运动。

本装置可与钢轨铣磨车、钢轨打磨车等钢轨作业工程车进行配合使用，来实现钢轨11的在线检测，本装置的工作方式如下：进行检测作业时，将垂直气缸固定于作业工程车的底盘14，作业开始启动自动控制系统13，支架小车通过四组垂直气缸放下支架小车，支架小车的轮子10直接落在钢轨正上方，轮子两侧凸出钢轨侧面，保证支架小车晃动时不会脱离钢轨；左右两侧水平气缸将安装有1D传感器及2D传感器的固定架沿水平方向导轨推进，利用轮子抵住钢轨内侧及限位螺钉来定位传感器横向位置，支架小车靠工程车给予驱动导杆的外力来推动向前移动。

钢轨不平顺检测是通过3个1D激光位移传感器采集到的数据作为三点偏弦法的输入计算实现，钢轨断面磨耗检测通过1个2D位移激光传感器对钢轨横截面扫描，采集到的数据输入计算来实现对钢轨横截面轮廓检测。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置，其特征在于，该装置包括垂直定位组件、侧向定位组件、支架小车以及自动控制系统，支架小车通过外力作用在钢轨上移动；垂直定位组件设置在支架小车顶部，所述垂直定位组件包括垂直驱动装置，该垂直驱动装置用来实现支架小车的垂直升降；侧向定位组件为两套，分别设置在支架小车底部两侧，用来实现对钢轨不平顺及钢轨断面磨耗损的扫描，所述侧向定位组件包括至少三个1D激光位移传感器、2D激光位移传感器以及水平驱动装置，激光位移传感器通过固定架安装于支架小车底部，固定架在水平驱动装置作用下能水平方向移动，通过固定架的移动来进行激光位移传感器侧向定位；自动控制系统与垂直驱动装置、水平驱动电路连接，通过自动控制系统控制水平驱动装置、垂直驱动装置的运动。

2.根据权利要求1所述的非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置，其特征在于，所述支架小车包括结构框架及设置在结构框架下的四个轮子，所述垂直驱动装置包括四个垂直气缸，四个垂直气缸的活塞杆一端分别固定设置在结构框架顶部的四角，作业时将垂直气缸的另一端固定于钢轨养护工程车的底部，通过垂直气缸实现支架小车的升降。

3.根据权利要求2所述的非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置，其特征在于，所述水平驱动装置包括水平气缸，水平气缸的活塞杆与固定架一端固定连接，支架小车的结构框架底部横向设置两根水平导轨，左右两侧水平气缸将安装有1D传感器及2D传感器的固定架沿水平方向导轨推进，利用支架小车两侧的轮子抵住钢轨内侧来定位各传感器的横向位置。

4.根据权利要求3所述的非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置，其特征在于，所述侧向定位组件还包括限位件，所述限位件设置在固定架底部且靠近钢轨内侧，用来限定固定架水平移动的位置。

5.根据权利要求4所述的非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置，其特征在于，所述固定架靠钢轨的一侧设置三个1D激光位移传感器、一个2D激光位移传感器，并通过保护罩固定于支架小车的结构框架上。

6.根据权利要求5所述的非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置，其特征在于，所述保护罩上激光位移传感器激光检测对应位置处开设通孔。

7.根据权利要求5所述的非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置，其特征在于，所述保护罩包括保护罩门及与保护罩门连接的小型气缸，使用带位置感应器的垂直气缸使工程车开始作业时能够根据信号控制小型气缸动作，从而实现保护罩门的自动打开和关闭。

8.根据权利要求6或7所述的非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置，其特征在于，所述固定架的后部设置驱动导杆，驱动导杆的顶端固定于工程车的底盘上，支架小车的移动靠驱动导杆推动。

9.根据权利要求8所述的非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置，其特征在于，所述支架小车上驱动导杆底端对应位置处设置有U型开口的驱动座，驱动导杆底端穿过U型开口，工程车移动使驱动导杆推动检测装置移动，且驱动导杆在U型开口内可左右移动，来确保检测装置不会随工程车的摆动而脱离钢轨，导致测量误差。

10.根据权利要求9所述的非接触式钢轨波磨与轮廓检测装置，其特征在于，所述支架小车的结构框架外侧设置收纳钩。