CN110588710A - 一种基于轨道环境监测的轨检车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于轨道环境监测的轨检车，包括：主控模块、相对轨道运动的主体模块、用于获取所述主体模块位置的定位模块，以及用于检测轨道状态与环境状态的轨道监测模块；所述轨道监测模块包括：用于检测轨道状态的扫描单元、用于监测轨道环境的摄像单元、用于驱动所述摄像模块旋转的旋转单元和用于监测自然环境状态的环境检测单元；该轨检车能够对轨道自身的实用状态进行检测，并且能够对行驶环境进行监测，确保列车在安全的环境下进行行驶。
Description
技术领域
本发明涉及轨道监测领域，具体涉及一种基于轨道环境监测的轨检车。
背景技术
随着中国经济的快速发展，城市轨道交通占据着重要的组成部分，已经成为人们生活中不可或缺的一部分。为了保证列车行驶过程的安全，轨检车会对轨道进行监测，而现有的轨检车主要针对轨道自身的使用状态进行检测，例如检测轨距是否偏差、轨道是否破损和变形等，但是轨检车却不能够对轨道的行驶环境进行监测，无法保证列车在安全的环境下进行行驶。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于轨道环境监测的轨检车，能够对轨道自身的实用状态进行检测，并且能够对行驶环境进行监测，确保列车在安全的环境下进行行驶。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：
本发明提出了一种基于轨道环境监测的轨检车，包括：主控模块、相对轨道运动的主体模块、用于获取所述主体模块位置的定位模块，以及用于检测轨道状态与环境状态的轨道监测模块；所述轨道监测模块包括：用于检测轨道状态的扫描单元、用于监测轨道环境的摄像单元、用于驱动所述摄像模块旋转的旋转单元和用于监测自然环境状态的环境检测单元；所述主体模块分别与所述主控模块、所述定位模块、所述扫描单元、所述摄像单元、所述旋转单元和所述环境检测单元连接；所述主控模块分别与所述定位模块、所述扫描单元、所述摄像单元、所述旋转单元和所述环境检测单元连接。
进一步，主体模块包括：用于与左轨道连接的左架体、用于与右轨道连接的右架体、用于固定所述左架体与所述右架体位置的固定板、用于驱动所述左架体运动的左滑轮组件和用于所述驱动右架体运动的右滑轮组件；所述固定板分别与所述左架体和所述右架体连接，所述左滑轮组件与所述左架体连接，所述右滑轮组件与所述右架体连接。
进一步，左架体包括左固定板、右固定板和顶面固定板，所述顶面固定板分别与所述左固定板和所述右固定板连接，以构成门型；所述左滑轮组件包括：用于驱动所述左架体滑动的左滑轮、用于驱动所述左滑轮运转的第一传动杆、用于驱动所述第一传动杆旋转的第一电机、用于固定所述左固定板与轨道位置的若干左侧轮、用于固定所述右固定板与轨道滑动位置的若干右侧轮、用于驱动所述左侧轮运转的第三传动杆和用于驱动所述右侧轮运转的第四传动杆；所述第一传动杆分别与所述左固定板和所述右固定板滑动连接，所述第一传动杆分别与所述第一电机和所述左滑轮连接，所述第一电机与所述左固定板或所述右固定板连接，所述左滑轮设置在所述左固定板和所述右固定之间；所述左侧轮分别与所述第三传动杆和所述轨道滑动连接，所述第三传动杆与所述左固定板的底部连接，所述右侧轮分别与所述第四传动杆和轨道滑动连接，所述第四传动杆与所述右固定板的底部连接。
进一步，旋转单元包括：用于驱动所述扫描模块与所述摄像模块旋转的第二传动杆和用于驱动所述第二传动杆运转的第二电机；所述第二电机的底部与所述主体模块连接，所述第二电机的顶部与所述第二传动杆的下部连接，所述第二传动杆的上部分别与所述扫描模块与所述摄像模块连接，所述主控模块与所述第二电机连接。
进一步，摄像单元包括：摄像机、照明灯和用于检测实时明暗程度的光线传感器；所述照明灯与所述第二传动杆的顶端连接，所述第二传动杆的上部分别与所述摄像机和所述光线传感器连接，所述主控模块分别与所述摄像机、所述照明灯和所述光线传感器连接。
进一步，环境检测单元包括：用于监测雨量的雨滴传感器，用于检测环境温度的温度传感器和用于检测有毒气体与可燃气体状况的气体探测器；所述主体模块分别与所述雨滴传感器、所述温度传感器和所述气体探测器连接，所述主控模块分别与所述雨滴传感器、所述温度传感器和所述气体探测器连接。
进一步，还包括报警模块、用于远程调控的终端模块和用于传输信号的通信模块；所述报警模块分别与所述主控模块和所述主体模块连接，所述终端模块通过所述通信模块与所述主控模块数据连接。
进一步，扫描单元包括激光扫描仪；所述激光扫描仪分别与所述主控模块和所述主体模块连接。
进一步，激光扫描仪的发射端与所述摄像机的发射端的夹角范围为30度至60度，所述摄像机的发射端向着轨道的内侧设置。
进一步，还包括：自动保护伞单元；所述自动保护伞单元包括用于：用于遮盖所述主体模块的左保护伞与右保护伞、用于驱动所述左保护伞伸缩的第一驱动组件和用于驱动所述右保护伞伸缩的第二驱动组件；所述左保护伞的顶部设置有第一磁条，所述右保护伞顶部设置有第二磁条，所述左保护伞与所述右保护伞通过所述第一磁条和所述第二磁条磁性连接；所述第一驱动组件包括：用于支撑所述左保护伞的左弹性支撑杆、用于收纳所述左保护伞的左收纳盒、第三电机和第五传动杆；所述左收纳盒的顶面上设置有长槽，所述左保护伞与所述长槽配合滑动连接；所述第三电机分别与所述左收纳盒和所述第五传动杆连接，所述第五传动杆与所述左保护伞连接，以使所述左保护伞沿着所述第五传动杆的旋转方向卷折；所述左弹性支撑杆贯穿所述左保护伞的表面，与所述左保护伞的底部与顶部连接；所述左收纳盒和所述第二驱动组件分别设置在所述主体模块的两侧。
本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下有益效果：主体模块相对轨道运动，使主体模块能够沿着轨道的延伸方向进行移动，提高轨道检测的准确性；扫描单元用于实时检测轨道的磨损状态和破损状态，有利于对轨道进行及时的维修；摄像单元用于监测轨道环境，防止在轨道内存在异物，影响列车的行驶；旋转单元用于驱动摄像模块旋转，使得摄像模块能够在一定范围内进行旋转，增加了摄像模块的检测范围，提高了异物检测的准确性；环境检测单元用于监测自然环境状态，确保列车在安全的环境下进行行驶、轨检车在安全的环境下进行检测，以及维保人员在安全的环境下进行维修工作；主控模块用于接收定位模块、扫描单元、摄像单元、旋转单元和环境检测单元检测得到的各类触发信号，主控模块根据各类的触发信息得到相关的信息，并对相关的信息进行存储，便于维保者在需要时调出相关的信息，以便更好地对轨道进行维修处理。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的基于轨道环境监测的轨检车的一个实施例的整体结构图；
图2是本发明的基于轨道环境监测的轨检车的一个实施例的结构图；
图3是本发明的基于轨道环境监测的轨检车的一个实施例的左架体的剖面图；
图4是本发明的基于轨道环境监测的轨检车的一个实施例的第一驱动组件的结构图；
图5是本发明的基于轨道环境监测的轨检车的一个实施例的第一驱动组件的A部分的结构图。
具体实施方式
为了保证列车行驶过程的安全，轨检车会对轨道进行监测，而现有的轨检车主要针对轨道自身的使用情况进行检测，例如检测轨距是否偏差、轨道是否破损和变形等，但是轨检车却不能够对轨道的行驶环境进行监测，无法保证列车在安全的环境下进行行驶。
基于此，本发明提供了一种基于轨道环境监测的轨检车，能够对轨道自身的实用状态进行检测，并且能够对行驶环境进行监测，确保列车在安全的环境下进行行驶。
下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
参照图1，本发明的一个实施例提供了一种基于轨道环境监测的轨检车，包括：主控模块100、相对轨道运动的主体模块200、用于获取所述主体模块200位置的定位模块300，以及用于检测轨道状态与环境状态的轨道监测模块400；所述轨道监测模块400包括：用于检测轨道状态的扫描单元410、用于监测轨道环境的摄像单元420、用于驱动所述摄像单元420旋转的旋转单元430和用于监测自然环境状态的环境检测单元440；所述主体模块200分别与所述主控模块100、所述定位模块300、所述扫描单元410、所述摄像单元420、所述旋转单元430和所述环境检测单元440连接；所述主控模块100分别与所述定位模块300、所述扫描单元410、所述摄像单元420、所述旋转单元430和所述环境检测单元440连接。
在本实施例中，主体模块200相对轨道运动，使主体模块200能够沿着轨道延伸的方向进行移动，提高轨道检测的准确性；定位模块300用于获取主体模块200的实时位置，以便更好地反映扫描单元410、摄像单元420和环境检测单元440进行检测的位置；扫描单元410用于实时检测轨道的磨损状态和破损状态，有利于对轨道进行及时的维修；摄像单元420用于监测轨道环境，主要是检测轨道内外是否存在异物和轨道环境是否存在安全隐患，例如是：轨道内是否存在大体积的异物、广告牌是否有掉落、隧道内的墙壁是否有脱落或裂缝等，有效地防止轨道内的异物影响列车的行驶，以及杜绝了轨道环境给列车行驶到来的安全隐患；旋转单元430用于驱动摄像单元420旋转，使得摄像单元420能够在一定范围内进行旋转，增加了摄像单元420检测的范围，提高了轨道环境检测的准确性；环境检测单元440用于监测自然环境状态，确保列车在安全的自然环境下进行行驶，和维保员在安全的环境下进行维修工作。
主控模块100用于接收定位模块300的位置信号、扫描单元410的轨道检测信号、摄像单元420的轨道环境信号和环境检测单元440的自然环境信号，同时主控模块100根据上述各个部件的信号得到相关的轨道信息和环境信息，并对轨道信息和环境信息进行存储，便于维保员在需要时调出轨道信息和环境信息，更好地对轨道进行维修处理；主控模块100还能够驱动旋转单元430进行运作，从而调控摄像单元420的旋转。主控模块100可设置为Atmega16L的主控芯片，体积小，以Atmel高密度非易失性存储器技术生产，内置16K字节的ISPFlash允许程序存储器通过ISP串行接口，或者通用编程器进行编程，也可以通过运行于AVR内核之中的引导程序进行编程；ATmega16L是一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。
其中，主体模块200能够设置在轨道上，与轨道进行配合连接的移动，主体模块200也能够设置轨道外，沿着轨道延伸的方向进行移动；定位模块300的定位方式没有限定，可设置为GPS定位、基站定位等，具体的定位方式根据实际的监测地点设置；环境检测单元440的检测范围没有限定，只要是与轨道检测、检修相关的都能够设置，例如是温度检测、雨量检测、有毒气体检测、烟雾检测等。
进一步地，本发明的另一个实施例还提供了一种基于轨道环境监测的轨检车，其中，主体模块200包括：用于与左轨道连接的左架体210、用于与右轨道连接的右架体220、用于固定所述左架体210与所述右架体220位置的固定板230、用于驱动所述左架体210运动的左滑轮组件240和用于所述驱动右架体220运动的右滑轮组件250；所述固定板230分别与所述左架体210和所述右架体220连接，所述左滑轮组件240与所述左架体210连接，所述右滑轮组件250与所述右架体220连接。
在本实施例中，左架体210用于与左轨道连接，右架体220用于与右轨道连接，使得左架体210和右架体220能够准确地沿着轨道的延伸方向进行移动，提高了轨道检测的准确性；固定板230用于固定左架体210与右架体220位置，左滑轮组件240用于驱动左架体210运动，右滑轮组件250用于驱动右架体220运动，在固定板230、左滑轮组件240和右滑轮组件250的作用下，使得左架体210与右架体220能够稳定地同时在轨道上进行移动，降低左架体210和右架体220脱轨的可能性。
进一步地，参照图1和图3，本发明的另一个实施例还提供了一种基于轨道环境监测的轨检车，其中，左架体210包括左固定板211、右固定板212和顶面固定板213，所述顶面固定板213分别与所述左固定板211和所述右固定板212连接，以构成门型；所述左滑轮组件240包括：用于驱动所述左架体210滑动的左滑轮241、用于驱动所述左滑轮241运转的第一传动杆242、用于驱动所述第一传动杆242旋转的第一电机243、用于固定所述左固定板211与轨道位置的若干左侧轮244、用于固定所述右固定板212与轨道滑动位置的若干右侧轮245、用于驱动所述左侧轮244运转的第三传动杆246和用于驱动所述右侧轮245运转的第四传动杆247；所述第一传动杆242分别与所述左固定板211和所述右固定板212滑动连接，所述第一传动杆242分别与所述第一电机243和所述左滑轮241连接，所述第一电机243与所述左固定板211或所述右固定板212连接，所述左滑轮241设置在所述左固定板211和所述右固定板212之间；所述左侧轮244分别与所述第三传动杆246和所述轨道滑动连接，所述第三传动杆246与所述左固定板211的底部连接，所述右侧轮245分别与所述第四传动杆247和轨道滑动连接，所述第四传动杆247与所述右固定板212的底部连接。
在本实施例中，第一电机243用于驱动第一传动杆242旋转，因第一传动杆242分别与左固定板211和右固定板212滑动连接，第一传动杆242与左滑轮241连接，左滑轮241设置在所述左固定板211和所述右固定板212之间，使得第一传动杆242带动左滑轮241在门型的左架体210内部进行旋转，从而使得左滑轮241支撑起左架体210在轨道上进行运动，从而驱动左架体210在轨道上移动。
第三传动杆246与左固定板211的底部连接，左侧轮244分别与第三传动杆246和轨道滑动连接，第四传动杆247与右固定板212的底部连接，右侧轮245分别与第四传动杆247和轨道滑动连接，那么左侧轮244和右侧轮245避免了左固定板211和右固定板212与轨道的直接接触，防止了左固定板211和右固定板212的磨损；同时在第三传动杆246、左侧轮244、第四传动杆247和右侧轮245的作用下，固定了左固定板211和右固定板212与轨道的位置，使得左固定板211与轨道、右固定板212与轨道之间的连接更够紧密，防止左固定板211与轨道、右固定板212与轨道之间存在空隙，造成左架体210移动的不稳定。在左滑轮241驱动左架体210在轨道上运动时，会带动左侧轮244和右侧轮245进行旋转，从而使得左架体210的移动更加稳定和顺畅。其中，右滑轮组件250的结构可设置为与左滑轮组件240的结构一致，右架体220的结构可设置为与左架体210的结构一致。
第一电机243与主控模块100连接，通过对主控模块100传送第一触发信号，使得主控模块100根据第一触发信号向第一电机243传送第一驱动信号，使得第二电机432根据第一驱动信号进行运转状态的转变，例如是启动运转、停止运转、转速加快、转速减慢等，从而调节左架体210的运动状态，例如是静止转变为运动状态、运动状态转变为静止状态、加速运动、减速运动等。
其中，第一电机243与左固定板211或右固定板212连接，则第一电机243可设置在左固定板211上，或设置在右固定板212上；当第一电机243设置在右固定板212上时，右固定板212上可设置有通孔，第一电机243可设置在右固定板212的外侧面上，第一传动杆242通过通孔分别与第一电机243和左固定板211连接；左固定板211的底部可设置有第一凹陷位，右固定板212的底部可设置有第二凹陷位，使得第三传动杆246通过第一凹陷位与左固定板211连接，第四传动杆247通过第二凹陷位与右固定板212连接。
进一步地，本发明的另一个实施例还提供了一种基于轨道环境监测的轨检车，其中，旋转单元430包括：用于驱动所述扫描单元410与所述摄像单元420旋转的第二传动杆431和用于驱动所述第二传动杆431运转的第二电机432；所述第二电机432的底部与所述主体模块200连接，所述第二电机432的顶部与所述第二传动杆431的下部连接，所述第二传动杆431的上部分别与所述扫描单元410与所述摄像单元420连接，所述主控模块100与所述第二电机432连接。
在本实施例中，第二电机432的底部与主体模块200连接，第二电机432的顶部与第二传动杆431的下部连接，使得第二传动杆431垂直于主体模块200，且第二传动杆431的上部分别与扫描单元410与摄像单元420连接，使得扫描单元410和摄像单元420的安装位置较高，从而使得扫描单元410的扫描和摄像单元420的摄影视野较为宽阔，提高轨道检测和轨道环境检测的效果。第二电机432用于驱动第二传动杆431旋转，第二传动杆431分别与扫描单元410与摄像单元420连接，使得第二传动杆431驱动扫描单元410和摄像单元420进行旋转，使得摄像单元420更够在较大的范围内对轨道环境进行检测，提高了列车行驶的安全性。
主控模块100与第二电机432连接，在摄像单元420需要对轨道环境进行检测时，通过向主控模块100传送第二触发信号，主控模块100根据第二触发信号向第二电机432传送第二驱动信号，使得第二电机432接收第二驱动信号并进行运作，进而驱动第二传动杆431、扫描单元410和摄像单元420进行旋转。
进一步地，本发明的另一个实施例还提供了一种基于轨道环境监测的轨检车，其中，摄像单元420包括：摄像机421、照明灯422和用于检测实时明暗程度的光线传感器423；所述照明灯422与所述第二传动杆431的顶端连接，所述第二传动杆431的上部分别与所述摄像机421和所述光线传感器423连接，所述主控模块100分别与所述摄像机421、所述照明灯422和所述光线传感器423连接。
在本实施例中，光线传感器423用于检测实时明暗程度，照明灯422用于在黑暗环境下为摄像机421提供光照；摄像机421用于拍摄轨道附近的环境，便于检测轨道范围内是否有异物和是否存在安全隐患，例如是破损的广告牌、有坠落风险的石头、和轨道灯等；第二传动杆431的上部分别与摄像机421和光线传感器423连接，提高光线传感器423接收光照的准确度，以及增大摄像机421拍摄的范围与视野，防止其他部件阻碍摄像机421的正常拍摄。主控模块100分别与摄像机421、照明灯422和光线传感器423连接，主控模块100能够调节摄像机421、照明灯422和光线传感器423的工作；在轨道正常检测时，主控模块100调节摄像机421和光线传感器423的正常工作，在光线传感器423检测到光照率较低时，光线传感器423向主控模块100传送第三触发信号，主控模块100根据第三触发信号向照明灯422传送第三驱动信号，使得照明灯422接收第三驱动信号并进行光照工作；在光线传感器423检测到光照率正常时，向主控模块100传送第四触发信号，主控模块100根据第四触发信号向照明灯422传送第四驱动信号，使得照明灯422接收第四驱动信号并停止光照工作。在光线传感器423和主控模块100的协调工作下，调节照明灯422的工作，有效地节约了资源与成本。
进一步地，本发明的另一个实施例还提供了一种基于轨道环境监测的轨检车，其中，环境检测单元440包括：用于监测雨量的雨滴传感器441，用于检测环境温度的温度传感器442和用于检测有毒气体与可燃气体状况的气体探测器443；所述主体模块200分别与所述雨滴传感器441、所述温度传感器442和所述气体探测器443连接，所述主控模块100分别与所述雨滴传感器441、所述温度传感器442和所述气体探测器443连接。
在本实施例中，雨滴传感器441是一种传感装置，主要用于检测是否下雨及雨量的大小，雨滴传感器441包括光感式雨滴传感器和压电式雨滴传感器。光感式雨滴传感器包括三个光强传感器和一个发光二极管，其中三个光强传感器为测量近光的环境光强传感器、测量前方光线远光的光强传感器和测量雨滴的光强传感器；在三个光强传感器和一个发光二极管的作用下，利用光线折射的原理检测是否下雨和雨量的大小。压电式雨滴传感器是利用其压电振子的压电效应，将机械位移振动变成电信号，然后根据雨滴冲击的能量转变的电压波形，根据电压波形可以得知雨量的大小。通过雨滴传感器检测外部环境的雨量，使得使用者可以通过雨量来判断外部坏境的恶劣程度，从而更好地安排维保人员对轨道进行维修，以及调控主体模块200进行运动，例如是雨量太大，则调控主体模块200移动到到最近的隧道内进行避雨，有效地地保护了检测设备。
气体探测器443是一种检测气体浓度的仪器，该仪器适用于存在可燃或有毒气体的危险场所，能长期连续检测空气中被测气体爆炸下限以内的含量。气体探测器443可以检测：可燃气体类：天然气甲烷、液化气异丁烷、丙烷、煤气氢气、乙炔、戊烷、炔类、烯类、酒精、丙酮、甲苯、醇类、烃类、轻油等多种液体蒸汽；有毒气体类：一氧化碳、硫化氢、氨气、氯气、氧气、磷化氢、二氧化硫、氯化氢、二氧化氯等多种有毒有害气体。通过气体探测器443检测外界环境中有毒气体与可燃气体的含量，使得使用者可以通过气体含量的程度来判断外界坏境的恶劣程度，从而更好地安排维保人员对轨道进行维修。
温度传感器442用于测量外界环境的温度，使得使用者可以通过温度来判断外界坏境的恶劣程度，从而更好地安排维保人员对轨道进行维修，以及调控主体模块200进行运动，例如是温度过高或过低，则调控主体模块200移动到到最近隧道内进行抵御，更好地保护了检测设备。
进一步地，本发明的另一个实施例还提供了一种基于轨道环境监测的轨检车，其中，还包括报警模块500、用于远程调控的终端模块和用于传输信号的通信模块600；所述报警模块500分别与所述主控模块100和所述主体模块200连接，所述终端模块通过所述通信模块600与所述主控模块100数据连接。
在本实施例中，报警模块500包括蜂鸣报警器和报警灯；报警模块500用于接收主控模块100的报警信号，报警信号包括有主控模块100根据摄像单元420的轨道环境信号而触发的第五驱动信号、主控模块100根据环境检测单元440的外部环境信号而触发的第六驱动信号、主控模块100根据扫描单元410的轨道检测信号而触发的第七驱动信号。当报警模块500接收第五驱动信号、第六驱动信号或第七驱动信号时，则驱动蜂鸣报警器响起和报警灯亮起，便于维保人员得知该段轨道存在异常情况，从而更好地对该段轨道进行维修；在一段时间后，若报警模块500没有接收到另外的第五驱动信号、第六驱动信号或第七驱动信号，则关闭蜂鸣报警器和报警灯，停止报警操作。其中，报警灯可设置为红灯和绿灯，通过调控不同颜色的灯的工作，从而反映接收第五驱动信号、第六驱动信号或第七驱动信号的情况。
终端模块用于与主控模块100之间进行远程调控，通信模块600用于传输信号，终端模块通过通信模块600与主控模块100数据连接，从而使得终端模块与主控模块100之间能够进行信号的传输。主控模块100根据在同一时间的轨道环境信号和位置信号而触发第八驱动信号，根据在同一时间的外部环境信号和位置信号而触发第九驱动信号，根据在同一时间的轨道检测信号和位置信号而触发第十驱动信号；主控模块100通过通信模块600将第八驱动信号、第九驱动信号和第十驱动信号传动到终端模块，使维保员从终端模块中获取轨道的磨损信息、轨道内的异物信息、轨道附近坏境中存在的隐患信息、自然环境的恶劣信息，以及各类信息相应的位置信息，从而使得维保员根据不同的情况向主控模块100传送相应的应急触发信号，或安排维保员进行相应的维修工作。同时，维保员也能够通过终端模块向主控模块100传送相应的部件触发信号，从而间接调控主体模块200、定位模块300、扫描单元410、旋转单元430和环境检测单元440的运作。
其中，还可以设置有显示屏800，通过主控模块100将第八驱动信号、第九驱动信号和第十驱动信号传动到显示屏800进行信息的显示，使得维保员从显示屏800中获取轨道的磨损信息、轨道内的异物信息、轨道附近坏境中存在的隐患信息、自然环境的恶劣信息，以及各类信息相应的位置信息；显示屏800的设置简单，显示方式简便，使维保员更易获取轨道信息。通信模块600可设置为单片机AT89C51，能够实现无线数据传输。
进一步地，本发明的另一个实施例还提供了一种基于轨道环境监测的轨检车，其中，扫描单元410包括激光扫描仪411；所述激光扫描仪411分别与所述主控模块100和所述主体模块200连接。
在本实施例中，激光扫描仪411又被称为实景复制技术，突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。激光扫描仪411是利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。由于三维激光扫描系统可以密集地大量获取目标对象的数据点，因此相对于传统的单点测量，三维激光扫描技术也被称为从单点测量进化到面测量的革命性技术突破。因此，使用激光扫描仪411对轨道的平顺度、破损程度和磨损程度等方面进行检测，提高了轨道检测的精确度。
进一步地，本发明的另一个实施例还提供了一种基于轨道环境监测的轨检车，其中，激光扫描仪411的发射端与所述摄像机421的发射端的夹角范围为30度至60度，所述摄像机421的发射端向着轨道的内侧设置。
在本实施例中，由于摄像机421是在主体模块200运动的情况下进行轨道环境检测的，主体模块200的运动具有一定的速度，并且轨道的类型包括隧道轨道和非隧道轨道，因此为满足多种轨道类型，轨道环境检测的范围一般是沿着轨道方向的向左和向右各偏向30度至60度，角度的设置能够实现对轨道环境的全方位检测。
因激光扫描仪411在不旋转的情况下，即激光扫描仪411在直线运动时，扫描的准确率会更高，通过设置激光扫描仪411的发射端与摄像机421的发射端的夹角范围设置为与轨道环境检测的范围一致，且摄像机421的发射端向着轨道的内侧设置，使得激光扫描仪411在扫描轨道时，摄像机421同时能够对轨道环境进行检测，当激光扫描仪411完成扫描时，摄像机421直接向左旋转进行摄像工作，提高了摄像机421的工作效率；若激光扫描仪411的发射端与摄像机421的发射端的夹角范围设置为与轨道环境检测的范围不一致，则需要在激光扫描仪411完成扫描后，摄像机421旋转到相应角度后才能开始工作，降低了摄像机421的工作效率。并且，在摄像机421完成一个轮回的轨道检测后，第二传动杆431驱动摄像机421返回原始位置，激光扫描仪411和摄像机421对轨道重新进行检测。因此，激光扫描仪411的发射端与摄像机421的发射端的夹角范围为30度至60度。
其中，对于隧道轨道，激光扫描仪411的发射端与摄像机421的发射端的夹角可设置为45度，激光扫描仪411和摄像机421的数量均可设置为两台，使得其中一台激光扫描仪411和一台摄像机421对左轨道进行检测，另一台激光扫描仪411和一台摄像机421对右轨道进行检测，那么轨道环境检测的范围可设置为沿着轨道方向的右偏向45度，沿着轨道方向的左偏向10度，使得摄像机421能够充分检测到轨道内的杂物情况和隧道的安全隐患情况，例如是轨道内是否存在大体积的异物、广告牌是否有掉落、隧道内的墙壁是否有脱落或裂缝等。
进一步地，参照图2、图4和图5，本发明的另一个实施例还提供了一种基于轨道环境监测的轨检车，其中，还包括：自动保护伞单元700；所述自动保护伞单元700包括：用于遮盖所述主体模块200的左保护伞710与右保护伞720、用于驱动所述左保护伞710伸缩的第一驱动组件730和用于驱动所述右保护伞720伸缩的第二驱动组件740；所述左保护伞710的顶部设置有第一磁条711，所述右保护伞720顶部设置有第二磁条721，所述左保护伞710与所述右保护伞720通过所述第一磁条711和所述第二磁条721磁性连接；所述第一驱动组件730包括：用于支撑所述左保护伞710的左弹性支撑杆731、用于收纳所述左保护伞710的左收纳盒732、第三电机733和第五传动杆734；所述左收纳盒732的顶面上设置有长槽7321，所述左保护伞710与所述长槽7321配合滑动连接；所述第三电机733分别与所述左收纳盒732和所述第五传动杆734连接，所述第五传动杆734与所述左保护伞710连接，以使所述左保护伞710沿着所述第五传动杆734的旋转方向卷折；所述左弹性支撑杆731贯穿所述左保护伞710的表面，与所述左保护伞710的底部与顶部连接；所述左收纳盒732和所述第二驱动组件740分别设置在所述主体模块200的两侧。
在本实施例中，左保护伞710的顶部设置有第一磁条711，右保护伞720顶部设置有第二磁条721，左保护伞710与右保护伞720通过第一磁条711和第二磁条721磁性连接，使得左保护伞710和右保护伞720磁性连接后，可以遮盖主体模块200及主体模块200上的部件，防止在恶劣环境下主体模块200上的部件受到破坏。例如在暴雨的情况下，左保护伞710和右保护伞720可以遮挡雨水，在暴晒的情况下，左保护伞710和右保护伞720可以遮挡太阳。
左收纳盒732用于收纳左保护伞710，左保护伞710顶面上的长槽7321配合滑动连接，左收纳盒732设置在主体模块200的侧面，因此左保护伞710在遮盖主体模块200的过程中，并不会影响扫描单元410、摄像单元420和环境检测单元440的检测工作；同理，右保护伞720在遮盖主体模块200的过程中，并不会影响扫描单元410、摄像单元420和环境检测单元440的检测工作；在左保护伞710和右保护伞720在的作用下，形成一个连接的弧形保护伞，以使主体模块200上的部件在弧形保护伞内，向外检测轨道和外部环境的状况。其中，右保护伞720的结构可设置为与左保护伞710的结构一致。
第三电机733驱动第五传动杆734旋转，且第五传动杆734与左保护伞710连接，左弹性支撑杆731贯穿左保护伞710的表面，与左保护伞710的底部与顶部连接，那么在第五传动杆734能够驱动左保护伞710和左弹性支撑杆731沿着第五传动杆734的旋转方向进行卷折，即第五传动杆734是左保护伞710和左弹性支撑杆731的卷轴，使得左保护伞710和左弹性支撑杆731沿着第五传动杆734的表面进行旋转，进而完全卷起来，收纳到左收纳盒732内。当左保护伞710需要卷出遮盖主体模块200时，第三电机733驱动第五传动杆734旋转，由于左弹性支撑杆731具有一定的硬度，使得左保护伞710通过长槽7321竖直伸展到左收纳盒732的外部，当左弹性支撑杆731伸展到一定程度时，由于左弹性支撑杆731和左保护伞710的重力，以及第一磁条711和第二磁条721之间的磁力作用，使得左弹性支撑杆731弯折，从而使得左保护伞710与右保护伞720通过第一磁条711和第二磁条721磁性连接；因为左弹性支撑杆731具有一定的弹力，在左弹性支撑杆731弯折的过程中，并不会对左弹性支撑杆731造成损害。
其中，左弹性支撑杆731、左保护伞710、右保护伞720的材质可选用玻璃纤维，玻璃纤维具有拉伸强度高，弹性系数高等特性，可以进行任意方向的弯折；第五传动杆734与左保护伞710的连接方式没有限定，可以通过胶水、螺丝和螺母等固定方式。为了第五传动杆734更好地对左保护伞710进行卷折操作，可以在第五传动杆734上连接有齿轮735，在左保护伞710的侧面设置在卡扣链条736，使得在第五传动杆734旋转时，带动齿轮735与卡扣链条736的啮合连接，使得左保护伞710的卷折更加稳定，不易脱落和移位。所述第三电机733与主控模块100连接，使得主控模块100根据环境检测单元440的自然环境信号向第三电机733传送第十一驱动信号，第三电机733根据第十一驱动信号调控自身的运转。
另外，参照图1-图5，本发明的另一个实施例还提供了一种基于轨道环境监测的轨检车，包括：第一电机243、第二电机432、第三电机733、第一传动杆242、第二传动杆431、第三传动杆246、第四传动杆247、第五传动杆734、主控模块100、定位模块300、报警模块500、终端模块、通信模块600、激光扫描仪411、摄像机421、照明灯422、光线传感器423、雨滴传感器441、温度传感器442、气体探测器443、左保护伞710、右保护伞720、若干左侧轮244、若干右侧轮245、左架体210、右架体220、固定板230、左滑轮241、右滑轮组件250、第二驱动组件740、左弹性支撑杆731和左收纳盒732；所述左架体210包括：左固定板211、右固定板212和顶面固定板213。所述顶面固定板213分别与所述左固定板211和所述右固定板212连接，以构成门型；所述激光扫描仪411的发射端与所述摄像机421的发射端的夹角范围为30度至60度，所述摄像机421的发射端向着轨道的内侧设置；所述左保护伞710的顶部设置有第一磁条711，所述右保护伞720顶部设置有第二磁条721，所述左保护伞710与所述右保护伞720通过所述第一磁条711和所述第二磁条721磁性连接；所述左收纳盒732的顶面上设置有长槽7321，所述左保护伞710与所述长槽7321配合滑动连接；所述左滑轮241设置在所述左固定板211和所述右固定板212之间。
所述固定板230分别与所述左架体210和所述右架体220连接；所述右滑轮组件250与所述右架体220连接；所述第一传动杆242分别与所述左固定板211和所述右固定板212滑动连接，所述第一传动杆242分别与所述第一电机243和所述左滑轮241连接，所述第一电机243与所述左固定板211或所述右固定板212连接；所述左侧轮244分别与所述第三传动杆246和所述轨道滑动连接，所述第三传动杆246与所述左固定板211的底部连接，所述右侧轮245分别与所述第四传动杆247和轨道滑动连接，所述第四传动杆247与所述右固定板212的底部连接。所述第二电机432的底部与所述左架体210或右架体220连接，所述第二电机432的顶部与所述第二传动杆431的下部连接，所述第二传动杆431的上部分别与所述扫描单元410、所述摄像机421和所述光线传感器423连接，所述照明灯422与所述第二传动杆431的顶端连接。所述第三电机733分别与所述左收纳盒732和所述第三传动轴连接，所述第三传动轴与所述左保护伞710连接，以使所述左保护伞710沿着所述第三传动轴的旋转方向卷折；所述左弹性支撑杆731贯穿所述左保护伞710的表面，与所述左保护伞710的底部与顶部连接；所述左收纳盒732和所述第二驱动组件740分别设置在所述主体模块200的两侧。
所述终端模块通过所述通信模块600与所述主控模块100数据连接；所述主控模块100分别与所述第一电机243、所述第二电机432、所述第三电机733、所述定位模块300、所述报警模块500、所述终端模块、所述激光扫描仪411、所述摄像机421、所述照明灯422、所述光线传感器423、所述雨滴传感器441、所述温度传感器442、所述气体探测器443和所述第二驱动组件740连接。
在本实施例中，左架体210、右架体220相对轨道运动，使左架体210、右架体220上的各检测部件能够沿着轨道的延伸方向进行移动，提高轨道检测的准确性；激光扫描仪411用于实时检测轨道的磨损状态和破损状态，有利于对轨道进行及时的维修；摄像机421用于监测轨道环境，防止在轨道内存在异物，影响列车的行驶；第二电机432和第二传动杆431用于驱动摄像机421旋转，使得摄像机421能够在一定范围内进行旋转，增加了摄像机421的检测范围，提高了异物检测的准确性；雨滴传感器441、温度传感器442、气体探测器443用于监测自然环境状态，确保列车在安全的环境下进行行驶、轨检车在安全的环境下进行检测，以及维保员在安全的环境下进行维修工作；主控模块100用于接收定位模块300、报警模块500、终端模块、激光扫描仪411、摄像机421、照明灯422、光线传感器423、雨滴传感器441、温度传感器442、气体探测器443检测得到的各类触发信号，主控模块100根据各类的触发信息得到相关的信息，并对相关的信息进行存储，便于维保者在需要时调出相关的信息，以便更好地对轨道进行维修处理。
其中，第二电机432、第二传动杆431、激光扫描仪411、摄像机421、照明灯422和光线传感器423的数量均可以设置为两个，使得其中一组设置在左架体210上，另一组设置在右架体220上，从而独立检测左轨道和右轨道的情况，提高检测速度与效率。主控模块100、定位模块300、报警模块500、雨滴传感器441、温度传感器442和气体探测器443的位置设置没有限制，只要能够实现检测功能即可，例如主控模块100、报警模块500可设置在顶面固定板213上，定位模块300和雨滴传感器441可设置在左固定板211上，温度传感器442和气体探测器443可设置在右固定板212上。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种基于轨道环境监测的轨检车，其特征在于，包括：主控模块、相对轨道运动的主体模块、用于获取所述主体模块位置的定位模块，以及用于检测轨道状态与环境状态的轨道监测模块；所述轨道监测模块包括：用于检测轨道状态的扫描单元、用于监测轨道环境的摄像单元、用于驱动所述摄像单元旋转的旋转单元和用于监测自然环境状态的环境检测单元；所述主体模块分别与所述主控模块、所述定位模块、所述扫描单元、所述摄像单元、所述旋转单元和所述环境检测单元连接；所述主控模块分别与所述定位模块、所述扫描单元、所述摄像单元、所述旋转单元和所述环境检测单元连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于轨道环境监测的轨检车，其特征在于：所述主体模块包括：用于与左轨道连接的左架体、用于与右轨道连接的右架体、用于固定所述左架体与所述右架体位置的固定板、用于驱动所述左架体运动的左滑轮组件和用于所述驱动右架体运动的右滑轮组件；所述固定板分别与所述左架体和所述右架体连接，所述左滑轮组件与所述左架体连接，所述右滑轮组件与所述右架体连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于轨道环境监测的轨检车，其特征在于：所述左架体包括左固定板、右固定板和顶面固定板，所述顶面固定板分别与所述左固定板和所述右固定板连接，以构成门型；所述左滑轮组件包括：用于驱动所述左架体滑动的左滑轮、用于驱动所述左滑轮运转的第一传动杆、用于驱动所述第一传动杆旋转的第一电机、用于固定所述左固定板与轨道位置的若干左侧轮、用于固定所述右固定板与轨道滑动位置的若干右侧轮、用于驱动所述左侧轮运转的第三传动杆和用于驱动所述右侧轮运转的第四传动杆；所述第一传动杆分别与所述左固定板和所述右固定板滑动连接，所述第一传动杆分别与所述第一电机和所述左滑轮连接，所述第一电机与所述左固定板或所述右固定板连接，所述左滑轮设置在所述左固定板和所述右固定板之间；所述左侧轮分别与所述第三传动杆和所述轨道滑动连接，所述第三传动杆与所述左固定板的底部连接，所述右侧轮分别与所述第四传动杆和轨道滑动连接，所述第四传动杆与所述右固定板的底部连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于轨道环境监测的轨检车，其特征在于：所述旋转单元包括：用于驱动所述扫描单元与所述摄像单元旋转的第二传动杆和用于驱动所述第二传动杆运转的第二电机；所述第二电机的底部与所述主体模块连接，所述第二电机的顶部与所述第二传动杆的下部连接，所述第二传动杆的上部分别与所述扫描单元与所述摄像单元连接，所述主控模块与所述第二电机连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于轨道环境监测的轨检车，其特征在于：所述摄像单元包括：摄像机、照明灯和用于检测实时明暗程度的光线传感器；所述照明灯与所述第二传动杆的顶端连接，所述第二传动杆的上部分别与所述摄像机和所述光线传感器连接，所述主控模块分别与所述摄像机、所述照明灯和所述光线传感器连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于轨道环境监测的轨检车，其特征在于：所述环境检测单元包括：用于监测雨量的雨滴传感器，用于检测环境温度的温度传感器和用于检测有毒气体与可燃气体状况的气体探测器；所述主体模块分别与所述雨滴传感器、所述温度传感器和所述气体探测器连接，所述主控模块分别与所述雨滴传感器、所述温度传感器和所述气体探测器连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于轨道环境监测的轨检车，其特征在于：还包括报警模块、用于远程调控的终端模块和用于传输信号的通信模块；所述报警模块分别与所述主控模块和所述主体模块连接，所述终端模块通过所述通信模块与所述主控模块数据连接。
8.根据权利要求5所述的一种基于轨道环境监测的轨检车，其特征在于：所述扫描单元包括激光扫描仪；所述激光扫描仪分别与所述主控模块和所述主体模块连接。
9.根据权利要求8所述的一种基于轨道环境监测的轨检车，其特征在于：所述激光扫描仪的发射端与所述摄像机的发射端的夹角范围为30度至60度，所述摄像机的发射端向着轨道的内侧设置。
10.根据权利要求1所述的一种基于轨道环境监测的轨检车，其特征在于：还包括：自动保护伞单元；所述自动保护伞单元包括：用于遮盖所述主体模块的左保护伞与右保护伞、用于驱动所述左保护伞伸缩的第一驱动组件和用于驱动所述右保护伞伸缩的第二驱动组件；所述左保护伞的顶部设置有第一磁条，所述右保护伞顶部设置有第二磁条，所述左保护伞与所述右保护伞通过所述第一磁条和所述第二磁条磁性连接；所述第一驱动组件包括：用于支撑所述左保护伞的左弹性支撑杆、用于收纳所述左保护伞的左收纳盒、第三电机和第五传动杆；所述左收纳盒的顶面上设置有长槽，所述左保护伞与所述长槽配合滑动连接；所述第三电机分别与所述左收纳盒和所述第五传动杆连接，所述第五传动杆与所述左保护伞连接，以使所述左保护伞沿着所述第五传动杆的旋转方向卷折；所述左弹性支撑杆贯穿所述左保护伞的表面，与所述左保护伞的底部与顶部连接；所述左收纳盒和所述第二驱动组件分别设置在所述主体模块的两侧。
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