CN111376930A - 一种轨道系统的检测和维护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道系统的检测和维护装置，包括小车、导向轮和检测模块；小车设置于轨道系统的轨道上方；导向轮设置于小车中央位置的下方，且对称设置于轨道系统的轨道两侧，用于定位小车在轨道系统上的行进路线；检测模块设置于小车上，且与轨道系统的轨道贴合连接，实时进行轨道系统的里程定位和局部偏差检测。此发明解决了APM系统试运行过程中轨道系统中导向轨、行走面的日常检测、维护的问题，为导向轨和供电轨的局部偏差、轨面状况进行了检测，同时维护了作业人员、零部件和小型工具的运输，为APM轨道系统的检测和维护提供了有效的技术支撑。

Description

一种轨道系统的检测和维护装置及方法

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种轨道系统的检测和维护装置及方法。

背景技术

自动旅客捷运系统(Automated People Mover systems,APM)在机场捷运中应用广泛，近年来，也开始在城市轨道交通中得到应用。为了保证列车的安全和平稳运行，系统对轨道几何平顺性和偏差均有较为严格的要求。由于APM系统通过集电靴和刚性供电轨实现供电，系统对供电轨的平顺性和偏差也有着严格的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种轨道系统的检测和维护装置及方法。此装置及方法旨在解决APM系统试运行过程中轨道系统中导向轨的日常检测、维护的问题，为导向轨和供电轨的局部偏差、轨面状况进行检测，同时维护作业人员、零部件和小型工具的运输，为APM轨道系统的检测和维护提供有效的技术支撑。

为达到上述目的，本发明提供了一种轨道系统的检测和维护装置，包括小车、导向轮和检测模块；小车设置于轨道系统的轨道表面上方；导向轮设置于小车中央位置的下方，且对称设置于轨道系统的轨道表面两侧，用于定位小车在轨道系统上的行进路线；检测模块设置于小车上，且与轨道系统的轨道表面贴合连接，实时进行轨道系统的里程定位和局部偏差检测。

最优选的，小车包括：

设置有走行轮和座位的牵引车；

拖车，设置于牵引车后方，与牵引车可拆卸连接；

驱动模块，设置于牵引车的座位下方，用于为小车走行提供驱动力；

北斗定位系统，设置于拖车上；

里程测量轮，设置于拖车上。

最优选的，驱动模块为可遥控的可调速轮毂电机。

最优选的，检测模块包括：

检测基准梁，第一侧与轨道系统的轨道表面滑动连接，第二侧与拖车固定连接，用于提供检测的基准线；

激光位移传感器，均匀分布在检测基准梁上，基于激光三角法原理，对轨道系统的局部偏差进行检测；

控制器，设置于检测基准梁上，且第一端与激光位移传感器连接，第二端与外界的数据采集设备连接；

绝对值编码器，设置于里程测量轮上，与北斗定位系统，结合轨道交通线路的电子地图，对小车沿检测轨道实时测量的位置进行里程定位；

检测电源，设置于拖车上，且分别与激光位移传感器、控制器和绝对值编码器连接，为检测模块供电。

最优选的，检测基准梁是通过经过精密加工出来的，用于提供检测的基准线。

最优选的，激光位移传感器包括：

点激光传感器，均匀分布在检测基准梁上，用于发射点激光照射在轨道系统上，进行轨道表面平顺度检测；

结构激光传感器，设置在检测基准梁上，基于激光三角法原理，进行轨道的局部偏差和断面局部破损的检测。

最优选的，点激光传感器有四个。

最优选的，结构激光传感器有两个。

本发明还提供了一种轨道系统的检测和维护方法，该方法是基于一种轨道系统的检测和维护装置实现的，包括以下步骤：

步骤1：拖车上的检测模块在牵引车的牵引下，沿轨道系统的轨道表面滑动行走；

步骤2：里程测量轮上的绝对值编码器结合北斗定位系统，对小车的实时检测位置进行里程定位；

步骤3：利用激光三角法原理，以点激光传感器与结构激光传感器结合，实现轨道系统的局部偏差检测。

最优选的，轨道的局部偏差检测还包括以下步骤：

步骤3.1：以检测基准梁为轨道系统上的测量基准线；

步骤3.2：结构激光传感器在小车行走过程中，对轨道系统发射结构激光，获取轨道系统表面的三维点云；

步骤3.3：根据三维点云的连续和间断情况，判断轨道系统的接缝位置、接缝宽度；根据接缝两侧三维点云在深度方向的值，计算接缝偏差值，并检测出轨道的表面损伤情况；

步骤3.3：根据接缝位置、接缝宽度和接缝偏差，通过点激光传感器，对轨道系统的表面结构不间断发射点激光照射，获得结构激光测量值；

步骤3.4：将点激光测量值与检测基准梁提供的基准线进行计算，获得轨道系统的局部偏差。

运用此发明，解决了APM系统试运行过程中轨道系统中导向轨、行走面的日常检测、维护的问题，为导向轨和供电轨的局部偏差、轨面状况进行了检测，同时维护了作业人员、零部件和小型工具的运输，为APM轨道系统的检测和维护提供了有效的技术支撑。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明为导向轨及其连接部件的日常检查、检测和维护提供平台。

2、本发明对导向轨和供电轨的局部偏差、轨面状况完成了高效的检测。

3、本发明提升了轨道系统维护作业人员、零部件和小型工具的运输效率，同时维护了现场的照明状况。

附图说明

图1为本发明提供的检测和维护装置结构示意图；

图2为轨道系统的导向轨的横截面示意图；

图3为轨道系统的供电轨结构示意图；

图4为本发明提供的检测模块的结构示意图；

图5为本发明提供的检测模块的正视图；

图6为本发明提供的里程定位原理示意图；

图7为激光三角法原理示意图；

图8为本发明提供的点激光与结构激光结合计算轨道局部偏差检测的原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。

本发明提供了一种轨道系统1的检测和维护装置，如图1所示，包括小车、导向轮2和检测模块3；小车设置于轨道系统1的轨道表面上方；导向轮2设置于小车中央位置的下方，且对称设置于轨道系统1的轨道表面两侧，用于定位小车在轨道系统1上的行进路线；检测模块3设置于小车上，且与轨道系统1的轨道表面贴合连接，实时进行轨道系统1的里程定位和局部偏差检测。

其中，小车包括设置有走行轮和座位6的牵引车4、拖车5、牵引模块7、驱动模块、北斗定位系统和里程测量轮；拖车5设置于牵引车4后方，与牵引车4可拆卸连接，用于搭载检测模块3；座位6设置于牵引车上方，用于载人；在本实施例中，座位为两个，可搭载两人；驱动模块设置于的座位6下方，用于为小车走行提供驱动力；在本实施例中，驱动模块为可遥控的可调速轮毂电机；北斗定位系统，设置于拖车上；里程测量轮，设置于拖车上。

在本实施例中，如图2和图3所示，轨道系统1为APM系统，轨道系统的功能面分为导向轨8和供电轨9。

检测模块3设置在拖车5上，避免了维护人员乘坐小车时对测量的干扰。如图4-5所示，检测模块3包括检测基准梁10、激光位移传感器、控制器、绝对值编码器和检测电源。

其中，检测基准梁10的第一侧与轨道系统1的轨道表面滑动连接，第二侧与拖车5固定连接；检测基准梁10是通过经过精密加工出来的，用于提供检测的基准线。

激光位移传感器均匀分布在检测基准梁10上，基于激光三角法原理，对轨道系统1的局部偏差和路面平顺度进行检测。

其中，激光位移传感器包括点激光传感器12和结构激光传感器；点激光传感器12均匀分布在检测基准梁10上，用于发射点激光照射在轨道系统1上，进行轨道表面平顺度检测；结构激光传感器设置在检测基准梁10的上，基于激光三角法原理，进行轨道系统1和供电轨的局部偏差和断面局部破损的检测。

在本实施例中，点激光传感器12有四个；结构激光传感器有两个；其中，第一个结构激光传感器11设置于检测基准梁10的顶端，用以检测轨道系统1顶端的供电轨的局部偏差；第二个结构激光传感器13设置在检测基准梁10的底端，用以检测轨道系统1底端的轨道系统1的局部偏差。

控制器设置于检测基准梁10上，且第一端与激光位移传感器连接，第二端与外界的数据采集设备连接；在本实施例中，控制器为数据处理与传输单元。

外界的数据采集设备用于接收、存储和数据上传到云端；在本实施例中，数据采集设备为计算机。

绝对值编码器，设置于里程测量轮上，基于北斗定位系统，结合轨道交通线路的电子地图，对小车沿检测的轨道系统1实时测量的位置进行里程定位。

检测电源，设置于拖车5上，且分别与激光位移传感器、控制器和绝对值编码器连接，为检测模块供电；检测电源的数量根据检测时间要求和传感器数量，模块化配置。

本发明还提供了一种轨道系统的检测和维护方法，该方法是基于一种轨道系统的检测和维护装置实现的，包括以下步骤：

步骤1：拖车5上的检测模块3在牵引车4的牵引下，沿轨道系统的轨道表面滑动行走。

步骤2：如图6所示，里程测量轮上的绝对值编码器结合所述北斗定位系统，根据已知的线路电子地图，对小车的实时检测位置进行里程定位。

步骤3：利用激光三角法原理，以点激光传感器12与结构激光传感器结合，实现轨道系统1的局部偏差检测；如图7所示为激光三角法原理示意图；轨道系统1的局部偏差检测还包括以下步骤：

步骤3.1：以检测基准梁为轨道系统1上的测量基准线。

步骤3.2：结构激光传感器在小车行走过程中，对两个轨道系统1上的对应点分别发射相同种类的结构激光，获取轨道系统1表面的三维点云。

步骤3.3：根据三维点云的连续和间断情况，判断两个轨道系统1上的对应点的接缝位置、接缝宽度；根据接缝两侧三维点云在深度方向的值，计算接缝偏差值，并根据接缝偏差值计算出轨道系统1的表面损伤情况。

其中，如图8所示，轨道以1～4四个点激光建立测量基线，结合第一个结构激光传感器13获取的被测导向轨8表面的第一个三维点云，求得两导向轨8相应点的第一接缝偏差值；进而根据第一接缝偏差值，能够计算出导向轨8表面损伤情况；利用第二个结构激光传感器11获取被测供电轨9表面的第二个三维点云，求得供电轨9相应点的第二偏差值，并实现对供电轨9表面损伤的无接触检测。

步骤3.3：根据接缝位置、接缝宽度和接缝偏差，通过均匀分布的点激光传感器12，对轨道系统1的表面结构不间断发射点激光照射，获得结构激光测量值。

步骤3.4：将点激光测量值与检测基准梁10提供的基准线进行计算，获得轨道系统1的局部偏差。

本发明的工作原理：

拖车上的检测模块在牵引车的牵引下，沿轨道系统的轨道表面滑动行走；里程测量轮上的绝对值编码器结合北斗定位系统，对小车的实时检测位置进行里程定位；利用激光三角法原理，以点激光传感器与结构激光传感器结合，实现轨道系统的局部偏差检测。

综上所述，本发明一种轨道系统的检测和维护装置及方法，解决了APM系统试运行过程中轨道系统中导向轨的日常检测、维护的问题，为导向轨和供电轨的局部偏差、轨面状况进行了检测，同时维护了作业人员、零部件和小型工具的运输，为APM轨道系统的检测和维护提供了有效的技术支撑。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种轨道系统的检测和维护装置，其特征在于，该装置包括：

小车，设置于轨道系统的轨道表面上方，沿轨道表面滑动行走；

导向轮，设置于所述小车中央位置的下方，且对称设置于轨道系统的轨道表面两侧，用于定位小车在轨道系统上的行进路线；

检测模块，设置于所述小车上，且与轨道系统的轨道表面贴合连接，实时进行轨道系统的里程定位和局部偏差检测。

2.如权利要求1所述的轨道系统的检测和维护装置，其特征在于，所述小车包括：

设置有走行轮和座位的牵引车；

拖车，设置于所述牵引车后方，与所述牵引车可拆卸连接；

驱动模块，设置于所述牵引车的座位下方，用于为所述小车提供驱动力；

北斗定位系统，设置于所述拖车上；

里程测量轮，设置于所述拖车上。

3.如权利要求2所述的轨道系统的检测和维护装置，其特征在于，所述驱动模块为可遥控的可调速轮毂电机。

4.如权利要求2所述的轨道系统的检测和维护装置，其特征在于，所述检测模块包括：

检测基准梁，第一侧与轨道系统的轨道表面滑动连接，第二侧与所述拖车固定连接；

激光位移传感器，均匀分布在所述检测基准梁上，基于激光三角法原理，对轨道系统的局部偏差进行检测；

控制器，设置于所述检测基准梁上，且第一端与所述激光位移传感器连接，第二端与外界的数据采集设备连接；

绝对值编码器，设置于所述里程测量轮上，与所述北斗定位系统，结合轨道交通线路的电子地图，对所述小车沿检测轨道实时测量的位置进行里程定位；

检测电源，设置于所述拖车上，且分别与所述激光位移传感器、所述控制器和所述绝对值编码器连接，为所述检测模块供电。

5.如权利要求4所述的轨道系统的检测和维护装置，其特征在于，所述检测基准梁是通过经过精密加工出来的，用于提供检测的基准线。

6.如权利要求4所述的轨道系统的检测和维护装置，其特征在于，激光位移传感器包括：

点激光传感器，均匀分布在所述检测基准梁上，用于发射点激光照射在轨道系统上，进行轨道表面平顺度检测；

结构激光传感器，设置在所述检测基准梁上，基于激光三角法原理，进行轨道的局部偏差和断面局部破损的检测。

7.如权利要求6所述的轨道系统的检测和维护装置，其特征在于，所述点激光传感器有四个。

8.如权利要求6所述的轨道系统的检测和维护装置，其特征在于，所述结构激光传感器有两个。

9.一种轨道系统的检测和维护方法，其特征在于，该方法是基于权利要求1-8中任意一项所述的轨道系统的检测和维护装置实现的，包括以下步骤：

步骤1：所述检测模块在所述牵引车的牵引下，沿轨道系统的轨道表面滑动行走；

步骤2：所述里程测量轮上的绝对值编码器结合所述北斗定位系统，对所述小车的实时检测位置进行里程定位；

步骤3：利用激光三角法原理，以所述点激光传感器与所述结构激光传感器结合，实现轨道系统的局部偏差检测。

10.如权利要求9所述的轨道系统的检测和维护方法，其特征在于，所述轨道局部偏差的检测还包括以下步骤：

步骤3.1：以所述检测基准梁为轨道系统上的测量基准线；

步骤3.2：所述结构激光传感器在所述小车行走过程中，对轨道系统发射结构激光，获取轨道系统表面的三维点云；

步骤3.3：根据三维点云的连续和间断情况，判断轨道系统的接缝位置、接缝宽度；根据接缝两侧三维点云在深度方向的值，计算接缝偏差值，并检测出轨道的表面损伤情况；

步骤3.3：根据接缝位置、接缝宽度和接缝偏差，通过点激光传感器，对轨道系统的表面结构不间断发射点激光照射，获得结构激光测量值；

步骤3.4：将点激光测量值与检测基准梁提供的基准线进行计算，获得轨道系统的局部偏差。

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