CN109720373A - 路轨障碍物移动巡道检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种路轨障碍物移动巡道检测设备，旨在提供一种能够精密控制水平与高度方向巡道检测面的巡道检测设备。本发明通过下述技术方案予以实现：三根Y轴向滑轨分别通过两个轴承和一个球轴承活动链接在Z轴竖板上，其中，两根上下相对平行的二根Y轴向滑轨通过其上连接的滑块和固联在上方滑块的球轴承与下方滑块轴承，经竖向连杆连接组成垂直面平行四边形框架，两根水平共面的二根Y轴向滑轨通过固联于竖向连杆的横杆和相连横杆另一端的滑块组成水平面平行四边形框架，位于水平面平行四边形框架上方的Y轴向滑轨，通过固定端相连的X轴向滑轨及其上滑块固联的轴承连接一个向下垂直的滑轨，连接块连接Y轴螺纹自锁丝杆机构杆竖面丝母移动套。

Description

路轨障碍物移动巡道检测设备

技术领域

本发明涉及路轨障碍物检测领域，尤其是涉及一种精密控制铁路路轨线路水平与高度方向巡道检测面的运动平台机构。

背景技术

轨道是列车运行的基础，作为机车运行的直接承载者，它承受乘车辆运动时产生的动态冲击和振动，并将其传递给轨枕。随着铁路运营速度的提高，客货运量的不断增加，铁路的覆盖率与日俱增，列车的间隔时间也越来越短，列车运输任务的繁重也达到是前所未有的程度，铁路运营的安全性和可靠性维护工作提出了更高的要求。目前，虽然有轨检车的检查结果作为评价铁轨损毁的标准，但铁轨是否可能发生故障仍依赖于大量有经验的巡道工的目视检查，而这难免会受到巡道工的经验、责任心等因素的影响。此外，排除可以察觉的大的事故，轨道上不易察觉的障碍物也可能造成列车经过时对铁轨的挫伤或损毁。如果不及时定位可能损毁点，长期运行，会给整个铁路带来潜在的安全隐患。而且，在列车运营速度提高和铁路客货运量不断增加的情况下，巡道工的人身安全也成为需要关注的问题。传统的靠人工视觉和常规检测方法对异常情况的识别以及最后的确认都必须由人工操作来完成。难以对铁路路轨进行有效检测和维护。铁路路轨自动检测系统是列车提速的大环境下迫切需求的一套自动安检系统。该系统用计算机代替人眼对可能引起火车轮轨或路轨损毁的障碍物进行自动识别检测，分析路轨、提供检修轨道、排除障碍物及列车异常情况必要的线索，可以克服传统的停车静态人工检测中作业点多、保证区段短的局限性，并实现了列车安全保障模式从人工模式向人机结合模式的转变并最终实现完全机器检测。据国外相关网站报道，目前国外的路轨检测系统的研究虽然已经有了比较成熟的产品，但大多是向待检测方位发出某种形式的信号，通过传感器检测反射回来的信号，由此来识别障碍物。如利用激光、雷达、磁感应，超声RAIL波技术进行识别。但在目前的机器视觉应用领域中，其人工智能的程度还远远未达完美。在图像的拍摄过程中，因为拍摄角度的原因造成的图像非规则畸变对图像质量造成的损坏，以及由于图片背景不断变化，采集环境的复杂性、天气原因所引起的噪声性影响，都会增加图像理解和图像分析的复杂度。一些典型的方法在运用到实际中时都会出现这样那样的问题。也就是说，目前尚没有万能的机器视觉体系来满足所有的视觉辨识功能的要求。由于激光和雷达检测的空间覆盖率有限及分辨率不高，很难检测出深度信息以及路轨两侧信息。由于远处路轨信息在图片中模糊不清，尤其对于较小的障碍物，在路轨远端很容易发生漏检。信号灯、路边反光垃圾等都有可能使得背景中出现运行环境复杂的背景，沿线环境复杂，视频图像的背景时刻发生变化，从复杂的背景中识别出相对较小的路轨障碍物非常困难，只能对较大体积、有一定高度的障碍物进行检测。严重的高低偏差将引起列车局部剧烈的阶跃式跳动俗称点头现象和沉浮振动，车轮与轨道间的作用力将大幅度降低，严重时列车将会与轨道分离，呈现悬浮状态，此时列车如果在不规则区段运行，路轨道上的障碍物检测往往只能实现三个方向的平移或只能进行粗糙的水平方向调节，而不能进行水平方向的精密调节。三角坑是一项间接测量指标，不同里程点的左右两轨顶面相对于轨道平面的差值一般不同，会造成一定的扭曲，它有可能造成列车某个固定轮轴前后四个车轮产生振动，可能造成其中一个瞬间减载或悬空，严重会与钢轨接触。严重的局部三角坑会使列车处于侧向滚动和剧烈的侧摆振动状态，大大增加了脱轨系数。轨道本身是各向异性等导致的轨向 偏差会引起很大的侧向力，降低线路的稳定性。产生轨向偏差的原因有很多，由于铁路背景复杂灰度变化较多，障碍物目标不能确定不能指定为前方车辆、人、动物或其他障碍物，不仅仅局限于某一种简单形状，不能完全借鉴智能车辆系统的检测方法。历史数据表明，线路几何尺寸是表征轨道交通安全状态最为重要的参数。随着轨道交通向高速、高密度方向发展，车载式动态检测技术已成为线路几何参数的主要检测手段，轨检车检测的线路左高低、右高低、左轨向、右轨向、轨距、水平、三角坑、车体垂向振动加速度、车体水平振动加速度、以及线路平纵断面参数、路基病害数据和安全生产有关数据，更多的高铁建设，铁轨线路的铺设角度和高度有精确的数据，掌握这些轨道基础数据后，需要精密的水平方向调节，因此只有三个方向的平移或者粗糙的方向调节不能满足产品的使用要求。精密测量是建立在空间坐标系的观念上，基本元素为点、线、圆三种。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术检测设备只能进行水平方向粗糙的调节，不能进行水平方向精密调节的不足，提供一种简单精巧，便携式单人操作，能够精密控制水平与高度方向巡道检测面的路轨障碍物移动巡道检测设备。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种路轨障碍物移动巡道检测设备，包括：设置在巡道检测平台14上的Z轴螺纹自锁丝杆机构杆1，固联在Z轴螺纹自锁丝杆机构杆1上的Z轴坚板2，沿X轴向上方的X轴向滑轨17平面固联的工作平台11，固联于坚板2下外侧的第一L形连接板12，背向第一L形连接板12，沿Y轴向最内侧的与Y轴向滑轨9连接的滑块4固联的第二L形连接板13（图1），固联于第一L形连接板12底部长度方向转弯拐角平面内侧的X轴螺纹自锁丝杆机构3，固联于第二L形连接板13底部长度方向转弯拐角平面内侧Y轴螺纹自锁丝杆机构杆15，分别与上述X、Y、Z轴螺纹自锁丝杆机构螺纹自锁丝杆相连的手轮1 0，其特征在于：Z轴竖板2内侧板面上固联有两个轴向共线，且与X轴平行的轴承6和与两个轴承6连线上方一侧的一个球轴承5；带有滑块4的三根Y轴向滑轨9分别通过上述两个轴承6和一个球轴承5活动链接在Z轴竖板2上，其中，两根上下相对平行的二根Y轴向滑轨9通过其上连接的滑块4和上方的Y轴向滑轨9连接的滑块4的球轴承5，下方的Y轴向滑轨9连接的滑块4的轴承6，经竖向连杆7连接组成垂直面平行四边形框架，两根水平共面的二根Y轴向滑轨9通过固联于竖向连杆7的横杆8和相连横杆8另一端的滑块4组成水平面平行四边形框架，横杆8通过其上相连的两根垂直连杆固联X轴螺纹自锁丝杆机构3上的竖面丝母移动套；位于水平面平行四边形框架上方的Y轴向滑轨9，通过固定端相连的X轴向滑轨17，及其上滑块4固联的轴承6连接一个向下垂直的滑轨18，且该滑轨18通过连接块16连接上述Y轴螺纹自锁丝杆机构杆15竖面丝母移动套。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

简单精巧，便携式单人操作。本发明采用设置在巡道检测平台14上的Z轴螺纹自锁丝杆机构杆1、固联在Z轴螺纹自锁丝杆机构杆1上的Z轴坚板2，垂直固联在所述Z轴坚板2上的工作平台11，固联于第一L形连接板12底部长度方向转弯拐角平面内侧的X轴螺纹自锁丝杆机构3，固联于第二L形连接板13底部长度方向转弯拐角平面内侧Y轴螺纹自锁丝杆机构杆15，连接上述三个作为调节机构的手轮10，组成的路轨障碍物移动巡道检测设备，结构简单精巧，便于单人操作。

能够精密控制水平与高度方向巡道检测面。本发明在智能车辆视觉导航系统的基础上，结合路轨障碍物检测的需求，采用两根上下相对平行的二根Y轴向滑轨9通过其上连接的滑块4和固联在上方滑块4的球轴承5与下方滑块4的轴承6，经竖向连杆7连接组成垂直面平行四边形框架，两根水平共面的二根Y轴向滑轨9通过固联于竖向连杆7的横杆8和相连横杆8另一端的滑块4组成水平面平行四边形框架构成Y轴向滑轨巡道检测面，利用巡道检测平台绕X、Y轴转动，沿Z方向移动，实现水平面角度和高度的调节，作为铁路巡道障碍物检测设备，利用巡道检测平台实现水平面角度和高度的调节，可以有效避免车辆振动引起外部干扰。

附图说明

图1是本发明路轨障碍物移动巡道检测设备的三维正向视图。

图2是图1的三维后向视图。

图3是图1的Y向主视图。

图4是图1的Y向后视图。

图5是本发明未动作时X轴向的初始状态示意图。

图6是本发明未动作时Y轴向的初始状态示意图。

图7是本发明绕X轴转动后的状态示意图。

图8是本发明绕X、Y轴转动后状态示意图。

图中：1Z轴螺纹自锁丝杆机构，2Z轴竖板，3X轴螺纹自锁丝杆机构，4滑块（4个），5球轴承（2个），6轴承（5个），7连杆，8横杆，9Y轴向滑轨（3个），10手轮（3个），11工作平台，12第一L形连接板，13第二L形连接板，14巡道检测平台，15Y轴螺纹自锁丝杆机构，16连接块，17X轴向滑轨，18滑轨。

具体实施方式

参阅图1-图4。在以下描述的实施例中，一种路轨障碍物移动巡道检测设备，包括：设置在巡道检测平台14上的Z轴螺纹自锁丝杆机构杆1，固联在Z轴螺纹自锁丝杆机构杆1上的Z轴坚板2，沿X轴向上方的X轴向滑轨17平面固联的工作平台11，固联于坚板2下外侧的第一L形连接板12，背向第一L形连接板12，沿Y轴向最内侧的与Y轴向滑轨9连接的滑块4固联的第二L形连接板13（图1），固联于第一L形连接板12底部长度方向转弯拐角平面内侧的X轴螺纹自锁丝杆机构3，固联于第二L形连接板13底部长度方向转弯拐角平面内侧Y轴螺纹自锁丝杆机构杆15，分别与上述X、Y、Z轴螺纹自锁丝杆机构螺纹自锁丝杆相连的手轮1 0，其中，Z轴竖板2内侧板面上固联有两个轴向共线，且与X轴平行的轴承6和与两个轴承6连线上方一侧的一个球轴承5；带有滑块4的三根Y轴向滑轨9分别通过上述两个轴承6和一个球轴承5活动链接在Z轴竖板2上，其中，两根上下相对平行的二根Y轴向滑轨9通过其上连接的滑块4和固联在上方滑块4的球轴承5与下方滑块4的轴承6，经竖向连杆7连接组成垂直面平行四边形框架，两根水平共面的Y轴向滑轨9通过固联于竖向连杆7的横杆8和相连横杆8另一端滑块4组成水平面平行四边形框架，滑块4与轴承6固连，轴承6与横杆8固联，横杆8通过其上相连的两根垂直连杆固联X轴螺纹自锁丝杆机构3上的竖面丝母移动套；位于水平面平行四边形框架上方的Y轴向滑轨9，通过固定端相连的X轴向滑轨17及其上滑块4固联的轴承6连接一个向下垂直的滑轨18，且该滑轨18通过连接块16连接上述Y轴螺纹自锁丝杆机构杆15竖面丝母移动套。

Z轴螺纹自锁丝杆机构1，X轴螺纹自锁丝杆机构3和Y轴螺纹自锁丝杆机构15包括丝杆和沿丝杆轴向移动的竖面丝母移动套两部分，均由两根平行立柱两端相连的矩形体固定座和位于两根平行立柱之间的螺纹自锁丝杆，以及通过两根平行立柱和螺纹自锁丝杆的竖面丝母移动套组成。

与Z轴螺纹自锁丝杆机构杆1连接的手轮10转动时，带动Z轴螺纹自锁丝杆机构1的丝杆转动，驱动竖面丝母移动套沿Z轴方向移动，与Z轴螺纹自锁丝杆机构杆1滑块连接的Z轴竖板2、与Z轴竖板2相连的所有部件沿Z轴方向作上下移动，进而带动X轴螺纹自锁丝杆机构3和Y轴螺纹自锁丝杆机构15沿Z轴方向的上下移动。

与X轴螺纹自锁丝杆机构3连接的手轮10转动时，带动X轴螺纹自锁丝杆机构3的丝杆转动，X轴螺纹自锁丝杆机构3竖面丝母移动套沿丝杆的Z轴方向作上下移动，通过竖面丝母移动套相连接的横杆8，带动垂直面平行四边形框架绕其轴承6和球轴承5转动，带动水平面平行四边形框架绕其轴承6转动，进而带动上述垂直面平行四边形框架和水平面平行四边形框架上三根Y轴向滑轨9上的三个滑块4沿Z轴方向移动，同时带动工作平台11沿X轴向的转动， Y轴向滑轨9的长度方向沿X轴转动。每当装置沿X轴向转动时， Y轴螺纹自锁丝杆机构15也随着转动，Y轴向滑轨9也随着转动，Y轴向也就随着转动。

与Y轴螺纹自锁丝杆机构15连接的手轮10转动时，带动Y轴螺纹自锁丝杆机构15的丝杆转动，Y轴螺纹自锁丝杆机构15上的竖面丝母移动套，沿丝杆方向与XOY平面垂直方向移动，带动球轴承5相连的X轴向滑轨17绕球轴承5转动，进而螺接X轴向滑轨17的工作平台11实现了沿Y轴向转动，而且与X轴向滑轨17上的滑块4相连的滑轨18移动（方向与XOY平面垂直）的同时，通过滑块4、轴承6和与Y轴连接块16相连的滑轨18沿丝杆方向与XOY平面垂直方向移动。

参阅图5-图8。三个螺纹自锁丝杆机构，通过转动各自连接的手轮，可以使各自机构上的竖面丝母移动套沿丝杆方向移动，X轴螺纹自锁丝杆机构3在初始状态时，旋转手轮10，带动X轴螺纹自锁丝杆机构3的竖面丝母移动套沿Z轴方向移动，进而带动Y轴螺纹自锁丝杆机构3整体绕原始坐标系中的X轴向转动，此时，图5中与Y轴向平行的两根滑轨9绕X轴向转动，上方滑轨绕球轴承5转动，下方滑轨绕轴承6转动，两滑轨间距离A1减小。

图6中，工作平台11右侧下方滑轨9上有两个滑块4（具体位置关系见图2），其中远离Z轴坚板2的滑块4与轴承6、横杆8连接，接近Z轴坚板2的滑块4通过第二L形连接板13与Y轴螺纹自锁丝杆机构15固联，Y轴螺纹自锁丝杆机构15固联Y轴连接块16，Y轴连接块16固联滑轨18，沿X轴向滑轨17与图6中工作平台11下方的Y轴向滑轨9固联，具体固联位置见图1，X轴向滑轨17与图6中工作平台11右侧下方的滑块4滑动配合，滑块4与轴承6固联，轴承6与滑轨18固联。

由于Y轴螺纹自锁丝杆机构15的长度距离A2不变，A1减小和以上连接关系导致X轴向滑轨17、与X轴向滑轨17固联的Y轴向滑轨9，以及其上的滑块4绕Y轴向转动，转动连接处是球轴承5，转动后的位置见图7，同时与第二L形连接板13固联的滑块4沿与其配合的Y轴向滑轨9滑动。此时调节图6中右侧手轮10，Y轴螺纹自锁丝杆机构15沿其丝杆方向移动，由前述联接关系可知，此时X轴向滑轨17、与X轴向滑轨17固联的Y轴向滑轨9，以及其上的滑块4绕Y轴向转动，至此实现对工作平台11绕X轴向和Y轴向的转动，实现图8所示转动角度的精确控制。

也可先使用Y轴螺纹自锁丝杆机构15对绕Y轴向转动进行调节，再使用X轴螺纹自锁丝杆机构3对绕X轴向转动调节，调节时的动作顺序与上述相反。

X轴螺纹自锁丝杆机构3和Y轴螺纹自锁丝杆机构15的转动副共有七处，是与坚板2连接的2个球轴承5、5个轴承6；滑动副有五处，是滑轨17与滑块4的滑动配合、滑轨9与滑块4的滑动配合（4处），除以上运动副连接外，其余连接均为固联。其中图6中下方右侧的滑轨9上有两个滑块4与其配合，其中一个图1所示的滑块4和第二L形连接板13固联。

Claims (10)

1.一种路轨障碍物移动巡道检测设备，包括：设置在巡道检测平台（14）上的Z轴螺纹自锁丝杆机构杆（1），固联在Z轴螺纹自锁丝杆机构杆（1）上的Z轴坚板（2），沿X轴向上方的Y轴向滑轨（9）平面固联的工作平台（11），固联于坚板（2）下外侧的第一L形连接板（12），背向第一L形连接板（12），沿Y轴向最内侧的Y轴向滑轨（9）下表面固联的第二L形连接板（13）与竖板（2），固联于第一L形连接板（12）底部长度方向转弯拐角平面内侧的X轴螺纹自锁丝杆机构（3），固联于第二L形连接板（13）底部长度方向转弯拐角平面内侧Y轴螺纹自锁丝杆机构杆（15），螺接Y轴向滑轨（9）和Y轴螺纹自锁丝杆机构杆（15）、分别与上述X、Y、Z轴螺纹自锁丝杆机构螺纹自锁丝杆相连的手轮（10），其特征在于：Z轴竖板（2）内侧板面上固联有两个轴向共线，且与X轴平行的轴承（6）和与两个轴承（6）连线上方一侧的一个球轴承（5）；带有滑块（4）的三根Y轴向滑轨（9）分别通过上述两个轴承（6）和一个球轴承（5）活动链接在Z轴竖板（2）上，其中，两根上下相对平行的二根Y轴向滑轨（9）通过其上连接的滑块（4）和上方的Y轴向滑轨（9）连接的滑块（4）的球轴承（5），下方的Y轴向滑轨（9）连接的滑块（4）和其上的轴承（6），经竖向连杆（7）连接组成垂直面平行四边形框架，两根水平共面的二根Y轴向滑轨（9）通过固联于竖向连杆（7）的横杆（8）和相连横杆（8）另一端的滑块（4）组成水平面平行四边形框架，横杆（8）通过其上相连的两根垂直连杆固联X轴螺纹自锁丝杆机构（3）上的竖面丝母移动套；位于垂直面平行四边形框架上方的Y轴向滑轨（9），通过固定端相连的X轴向滑轨（17），及其上滑块（4）固联的轴承（6）连接一个向下垂直的滑轨（18），且该滑轨（18）通过连接块（16）连接上述Y轴螺纹自锁丝杆机构杆（15）竖面丝母移动套。

2.如权利要求1所述的路轨障碍物移动巡道检测设备，其特征在于：与Z轴螺纹自锁丝杆机构杆（1）连接的手轮（10）转动时，带动Z轴螺纹自锁丝杆机构杆（1）的丝杆转动，驱动竖面丝母移动套沿Z轴方向移动。

3.如权利要求2所述的路轨障碍物移动巡道检测设备，其特征在于：与Z轴螺纹自锁丝杆机构杆（1）滑块连接的Z轴竖板（2）、与Z轴竖板（2）相连的所有部件沿Z轴方向作上下移动，进而带动X轴螺纹自锁丝杆机构（3）和Y轴螺纹自锁丝杆机构（15）平台沿Z轴方向的上下移动。

4.如权利要求1所述的路轨障碍物移动巡道检测设备，其特征在于：与X轴螺纹自锁丝杆机构（3）连接的手轮（10）转动时，带动X轴螺纹自锁丝杆机构（3）的丝杆转动，X轴螺纹自锁丝杆机构（3）竖面丝母移动套沿丝杆的Z轴方向作上下移动。

5.如权利要求3所述的路轨障碍物移动巡道检测设备，其特征在于：通过竖面丝母移动套相连接的横杆（8），带动垂直面平行四边形框架绕其轴承（6）和轴承（5）转动，进而带动上述垂直水平面平行四边形框架和水平面平行四边形框架上Y轴向滑轨（9）的三个滑块（4）沿Z轴方向移动，同时带动工作平台（11）沿X轴向的转动，Y轴向滑轨（9）的长度方向沿X轴转动。

6.如权利要求4所述的路轨障碍物移动巡道检测设备，其特征在于：每当装置沿X轴向转动时，Y轴螺纹自锁丝杆机构（15）也随着转动，Y轴向滑轨（9）也随着转动，Y轴向也就随着转动。

7.如权利要求5所述的路轨障碍物移动巡道检测设备，其特征在于：与Y轴螺纹自锁丝杆机构杆（15）连接的手轮（10）转动时，带动Y轴螺纹自锁丝杆机构杆（15）的丝杆转动，Y轴螺纹自锁丝杆机构杆（15）上的竖面丝母移动套沿丝杆方向与XOY平面垂直移动，带动与球轴承（5）相连的X轴向滑轨（17）绕球轴承（5）转动，进而螺接X轴向滑轨（17）的工作平台（11）实现了沿Y轴向转动。

8.如权利要求1所述的路轨障碍物移动巡道检测设备，其特征在于：与X轴向滑轨（17）上的滑块（4）相连的滑轨（18）作上下移动的同时，通过滑块（4）、轴承（6）和与Y轴连接块（16）相连的滑轨（18）沿丝杆方向与XOY平面垂直移动。

9.如权利要求1所述的路轨障碍物移动巡道检测设备，其特征在于：三个螺纹自锁丝杆机构，通过转动各自连接的手轮，可以使各自机构上的滑台沿丝杆移动。

10.如权利要求1所述的路轨障碍物移动巡道检测设备，其特征在于：巡道检测平台（14）上方两滑轨（9）组成平等四边形，与XOY平面平行，其中右侧滑轨（9）与两个滑块（4）滑动联接，靠近Z轴坚板的滑块（4）通过第二L形连接板（13）与Y轴螺纹自锁丝杆机构（15）固联，Y轴螺纹自锁丝杆机构（15）固联Y轴连接块（16），Y轴连接块（16）固联滑轨（18），沿-X轴向滑轨X轴向滑轨（17）与工作平台（11）下方的Y轴向滑轨（9）固联，X轴向滑轨（17）与工作平台（11）右侧下方的滑块（4）滑动配合，滑块（4）与轴承（6）固联，轴承（6）与滑轨（18）固联。