CN112278009A - 一种应用于轨道的测温装置以及使用控制方法 - Google Patents

一种应用于轨道的测温装置以及使用控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于轨道的测温装置以及使用控制方法，其包括呈“Z”字形壳体和设置在壳体内的电源；壳体内设置有用于测量轨道和连接螺栓的温度检测装置；温度检测装置包括两个无线温度传感器和两个直线电机；无线温度传感器和直线电机均与电源电性连接；两个直线电机均设置在壳体内，其中一种直线电机的伸出端运动方向为水平方向，另一个直线电机伸出端的运动方向为竖直方向；两个直线电机的伸出端上均固定有一个无线温度传感器；壳体内还设置有与电源电性连接的处理器，两个无线温度传感器和两个直线电机均与处理器电性连接；壳体顶部设置有用于接收指令和发送数据的通信装置，通信装置与处理器电性连接。

Description

一种应用于轨道的测温装置以及使用控制方法
技术领域
本发明涉及轨道温度检测技术领域，特别是涉及一种应用于轨道的测温装置以及使用控制方法。
背景技术
在轨道交通领域中，轨道是不可或缺的，在现有技术中，轨道通常是由多根长段的钢轨铺设而成，钢轨是通过弹条与轨枕螺纹连接固定在轨枕上的。列车行驶在轨道上时，会产生大量的热量，从而导致轨道和连接螺栓的温度升高，有可能出现轨道或者连接螺栓变形的现象，极大地威胁了列车行驶安全。因此，需要对轨道和连接螺栓的进行实时监测；
现有技术中，对轨道和连接螺栓的温度的测定技术手段是，人工手持红外线测温枪对轨道和连接螺栓进行逐一测量和记录，并根据测得温度判断轨道和连接螺栓的使用安全性；但是现有人工测量方式，只能等列车驶离当前轨道段后，再对此段的钢轨和连接螺栓进行温度测量，无法在列车行驶时对轨道和连接螺栓进行实时测温，操作繁琐，测量时间长，工作效率低，监测精度低，误差大等问题。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明提供一种应用于轨道的测温装置，解决了现有技术中人工测量轨道和地铁螺栓温度不具有实时性的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种应用于轨道的测温装置，其包括呈“Z”字形壳体和设置在壳体内的电源；壳体内设置有用于测量轨道和连接螺栓的温度检测装置；温度检测装置包括两个无线温度传感器和两个直线电机；无线温度传感器和直线电机均与电源电性连接；两个直线电机均设置在壳体内，其中一种直线电机的伸出端运动方向为水平方向，另一个直线电机伸出端的运动方向为竖直方向；两个直线电机的伸出端上均固定有一个无线温度传感器；壳体内还设置有与电源电性连接的处理器，两个无线温度传感器和两个直线电机均与处理器电性连接；壳体顶部设置有用于接收指令和发送数据的通信装置，通信装置与处理器电性连接。
通过将测温装置安装固定在被测段的钢轨两侧，处理器控制直线电机带动两个无线温度传感器分别与钢轨腰部和轨脚处的连接螺栓紧密接触，可以测得被测段钢轨的温度和连接螺栓的温度，通信装置将无线温度传感器的温度信号发送至车辆段终端监控室，方便检修人员查看；终端监控室也可以通过通信装置向处理器发出控制指令，从而远程控制直线电机工作。
进一步地，通信装置为无线网络通讯模块。
进一步地，测温装置还包括报警系统，报警系统包括阈值储存器和声光报警器；阈值储存器设置于壳体内部并与处理器电性连接，声光报警器设置于壳体顶部。在无线温度传感器采集到的温度信号数值大于阈值储存器内预设的温度数值时，报警系统工作，提醒巡查人员及时检查维修。
进一步地，测温装置还包括冷却装置，冷却装置包括水箱和两个喷头，水箱设置于壳体内部，水箱底部设置有与处理器电性连接的潜水泵；两个喷头均固定设置于壳体外壁上，两个喷头分别朝向钢轨腰部和钢轨脚部方向，两个喷头通过水管与潜水泵连通。当处理器检测到无线温度传感器采集温度信息的数值大于阈值储存器内预设值时，处理器控制潜水泵工作，将水箱内的冷却水通过喷头喷洒在钢轨腰部和连接螺栓上，及时冷却降温，保证列车正常安全行驶，避免钢轨和连接螺栓因高温而变形，对列车安全行驶造成威胁。
进一步地，为了避免水箱内的水形成水蒸气后，对壳体内的电器元件造成短路，水箱上设置有密封盖，密封盖上设置有供水管穿过的通孔，水管的管壁与通孔内壁密封连接。
进一步地，壳体外壁侧面上设置有与所述处理器电性连接的触摸显示器；触摸显示器可以通过处理器控制壳体内的直线电机和潜水泵，也可实时显示出钢轨腰部和连接螺栓的温度，方便检修人员查看。
进一步地，触摸显示器下方设置有与电源电性连接的开关按钮。
进一步地，壳体外壁侧面上固定设置有带有安装孔的固定件，固定件用于将壳体与钢轨枕梁固定连接；固定件的设置，方便将整个测温装置固定在钢轨枕梁上，避免测温装置因铁轨震动而移位，保证测温装置工作的稳定性。
进一步地，测温装置还包括位移调节机构，位移调节机构包括调节螺栓，调节螺栓与壳体螺纹连接，调节螺栓的螺杆段位于壳体内部；调节螺栓螺杆端设置有连接杆；连接杆呈凸字形，连接杆的小径端与调节螺栓螺杆端固定连接，连接杆的大径端上连接有一个固定座；固定座设置与伸出端的运动方向为竖直方向的直线电机外壁固定连接，固定座位于直线电机外壁的中上部，固定座内设置有与连接杆的大径端相匹配的凹槽，连接杆的大径端与凹槽活动连接；调节螺栓的中心线与直线电机伸出端的中心线相互垂直。位移调节机构可以调节伸出端为竖直方向的直线电机在壳体内的位置，进而可以调整无线温度传感器在水平方向上的位置，可以使得无线温度传感器与不同位置的连接螺栓接触，扩大了使用范围，可对不同规格轨道的连接螺栓进行温度测量。
本发明还提供应用于轨道的测温装置的使用控制方法，其包括以下步骤：
步骤1：将测温装置分别安装在钢轨两侧，通过固定件将测温装置与钢轨枕梁固定连接；
步骤2：打开开关按钮，测温装置接通电源；
步骤3：控制直线电机伸出端伸出，带动无线温度传感器使其与钢轨的腰部和轨脚处的连接螺栓顶部紧密接触；
步骤4：处理器根据无线温度传感器采集的信号得到钢轨的腰部和轨脚处的温度；
步骤5：触摸显示器显示当前钢轨的腰部和轨脚处的连接螺栓顶部的温度；通信装置将无线温度传感器采集的信号发送至远程控制室内；
步骤6：处理器判断无线温度传感器采集的温度是否大于预设值，若是进入步骤7，否则返回步骤4；
步骤7：冷却装置工作，向钢轨的腰部和轨脚处的连接螺栓喷洒冷却水；声光报警器工作。
本发明的有益效果为：本发明中通过固定件将整个装置固定在钢轨枕梁上，通过控制直线电机将无线温度传感器与钢轨腰部和连接螺栓紧密接触，采集钢轨腰部和连接螺栓的温度信号，并通过通信装置将采集到的温度信号传递给车辆段终端监控室，方便值班人员检修查看；测温装置可以实时的监测钢轨腰部和连接螺的温度，无需人工手持红外线测温枪逐一测量，降低巡检人员的工作强度，提升了温度测量的工作效率；测温装置可以及时对温度过高的钢轨和连接螺栓进行冷却处理，提高列车行驶的安全性。
附图说明
图1为一种应用于轨道的测温装置的安装结构示意图。
图2为一种应用于轨道的测温装置的内部结构示意图。
图3为图2中A处的放大结构示意图。
图4为一种应用于轨道的测温装置的外部结构示意图。
其中，1、壳体；2、电源；3、温度检测装置；301、无线温度传感器；302、直线电机；4、处理器；5、通信装置；6、报警系统；601、阈值储存器；602、声光报警器；7、冷却装置；701、水箱；702、喷头；703、潜水泵、704、密封盖；8、触摸显示器；9、开关按钮；10、固定件；11、位移调节机构；1101、调节螺栓；1102、连接杆；1103、固定座；1104、凹槽；12、钢轨；13、连接螺栓、14钢轨枕梁。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1～4所示，本发明提供的一种应用于轨道的测温装置，其包括呈“Z”字形壳体1和设置在壳体1内的电源2，电源2可以优选为12V的蓄电池；
壳体1内设置有用于测量轨道和连接螺栓的温度检测装置3，温度检测装置3包括两个无线温度传感器301和两个直线电机302；无线温度传感器301的型号可以为NK-M02-PT100，直线电机302的型号可以为DTL50直线电机302，电压为12V；
无线温度传感器301和直线电机302均与电源2电性连接；两个直线电机302均设置在壳体1内，其中一种直线电机302的伸出端运动方向为水平方向，另一个直线电机302伸出端的运动方向为竖直方向；两个直线电机302的伸出端上均固定有一个无线温度传感器301；壳体1内还设置有与电源2电性连接的处理器4，处理器4可以为单片机；
两个无线温度传感器301和两个直线电机302均与处理器4电性连接；壳体1顶部设置有用于接收指令和发送数据的通信装置5，通信装置5与处理器4电性连接；通信装置5为无线网络通讯模块，无线网络通讯模块的型号可以为DTU无线数据传输终端。
通过将测温装置安装固定在被测段的钢轨两侧，处理器4控制直线电机302带动的两个无线温度传感器301分别与钢轨腰部和轨脚处的连接螺栓紧密接触，可以测的被测段钢轨的温度和连接螺栓的温度，通信装置5将无线温度传感器301的温度信号发送至车辆段终端监控室，方便检修人员查看；终端监控室也可以通过通信装置5向处理器4发出控制指令，从而远程控制直线电机302工作。
壳体1外壁侧面上固定设置有带有安装孔的固定件10，固定件10用于将壳体1与钢轨枕梁固定连接；固定件10的设置，方便将整个测温装置固定在钢轨枕梁上，避免测温装置因铁轨震动而移位，保证测温装置的工作稳定性。
测温装置还包括位移调节机构11，位移调节机构11包括调节螺栓1101，调节螺栓1101与壳体1螺纹连接，调节螺栓1101的螺杆段位于壳体1内部；调节螺栓1101螺杆端设置有连接杆1102；连接杆1102呈凸字形，连接杆1102的小径端与调节螺栓1101螺杆端固定连接，连接杆1102的大径端上连接有一个固定座1103；固定座1103设置与伸出端的运动方向为竖直方向的直线电机302外壁固定连接，固定座1103位于直线电机302外壁的中上部，固定座1103内设置有与连接杆1102的大径端相匹配的凹槽1104，连接杆1102的大径端与凹槽1104活动连接；调节螺栓1101的中心线与直线电机302伸出端的中心线相互垂直。在需要将直线电机302上的无线温度传感对准轨道上的连接螺栓时，可以拧动调节螺栓1101，调节螺栓1101的螺杆段相对于壳体1产生水平位移，调节螺栓1101带动且改变竖直方向的直线电机302在壳体1内的位置，进而可以调整无线温度传感器301在水平方向上的位置，使得无线温度传感器301与轨道上的连接螺栓对齐；连接杆1102和凹槽1104的设置，调节螺栓1101在转动时候，不会让直线电机302跟随一起转动，固定座1103位于直线电机302外壁的中上部，让直线电机302在自身重力作用下，直线电机302的中心线一直处于竖直状态，方便无线温度传感器301对准轨道的连接螺栓；位移调节机构11可以调节伸出端为竖直方向的直线电机302在壳体1内的位置，进而可以调整无线温度传感器301在水平方向上的位置，可以使得无线温度传感器301与不同位置的连接螺栓接触，扩大了使用范围，可对不同规格轨道的连接螺栓进行温度测量。
测温装置还包括报警系统6和冷却装置7；报警系统6包括阈值储存器601和声光报警器602；阈值储存器601设置于壳体1内部并与处理器4电性连接，声光报警器602设置于壳体1顶部。在无线温度传感器301采集到的温度信号数值大于阈值储存器601内预设的温度数值时，报警系统6工作，提醒巡查人员及时检查维修。
冷却装置7包括水箱701和两个喷头702，水箱701设置于壳体1内部，水箱701底部设置有与处理器4电性连接的潜水泵703；两个喷头702均固定设置于壳体1外壁上，两个喷头702的分别朝向钢轨腰部和钢轨脚部方向，两个喷头702通过水管与潜水泵703连通。当处理器4检测到无线温度传感器301采集温度信息的数值大于阈值储存器601内预设值时，处理器4控制潜水泵703工作，将水箱701内的冷却水通过喷头702喷洒在钢轨腰部和连接螺栓上，及时冷却降温，保证列车正常安全行驶，避免钢轨和连接螺栓因高温而变形，对列车安全行驶造成威胁；水箱701上设置有密封盖704，密封盖704上设置有供水管穿过的通孔，水管的管壁与通孔内壁密封连接；可以避免出现水箱701内的水形成的水蒸气对壳体1内的电器元件造成短路的现象，保证测温装置使用的稳定性，提高使用寿命。
壳体1外壁侧面上设置有与所述处理器4电性连接的触摸显示器8；触摸显示器8可以通过处理器4控制壳体1内的直线电机302和潜水泵703，也可实时显示出钢轨腰部和连接螺栓的温度，方便检修人员查看；触摸显示器8下方设置有与电源2电性连接的开关按钮9，开关按钮9可以控制整个测温装置的开启和关闭。
本发明还提供应用于轨道的测温装置的使用控制方法，其包括以下步骤：
步骤1：将测温装置分别安装在钢轨两侧，通过固定件10将测温装置与钢轨枕梁固定连接；
步骤2：打开开关按钮9，测温装置接通电源2；
步骤3：控制直线电机302伸出端伸出，带动无线温度传感器301使其与钢轨的腰部和轨脚处的连接螺栓顶部紧密接触；
步骤4：处理器4根据无线温度传感器301采集的信号得到钢轨的腰部和轨脚处的温度；
步骤5：触摸显示器8显示当前钢轨的腰部和轨脚处的连接螺栓顶部的温度；通信装置5将无线温度传感器301采集的信号发送至远程控制室内；
步骤6：处理器4判断无线温度传感器301采集的温度是否大于预设值，若是进入步骤7，否则进入步骤4；
步骤7：冷却装置7工作，向钢轨的腰部和轨脚处的连接螺栓喷洒冷却水；声光报警器602工作。

Claims (10)

1.一种应用于轨道的测温装置，其特征在于，包括呈“Z”字形壳体(1)和设置在所述壳体(1)内的电源(2)；壳体(1)内设置有用于测量轨道和连接螺栓的温度检测装置(3)；
所述温度检测装置(3)包括两个无线温度传感器(301)和两个直线电机(302)；所述无线温度传感器(301)和直线电机(302)均与所述电源(2)电性连接；
两个所述直线电机(302)均设置在壳体(1)内，其中一个直线电机(302)的伸出端运动方向为水平方向，另一个直线电机(302)伸出端的运动方向为竖直方向；
两个无线温度传感器(301)分别设置于两个直线电机(302)的伸出端上；
壳体(1)内还设置有与电源(2)电性连接的处理器(4)，两个无线温度传感器(301)和两个直线电机(302)均与所述处理器(4)电性连接；
壳体(1)顶部设置有与处理器(4)电性的通信装置(5)。
2.根据权利要求1所述的应用于轨道的测温装置，其特征在于，所述通信装置(5)为无线网络通讯模块。
3.根据权利要求2所述的应用于轨道的测温装置，其特征在于，还包括报警系统(6)，所述报警系统(6)包括阈值储存器(601)和声光报警器(602)；所述阈值储存器(601)设置于壳体(1)内部并与所述处理器(4)电性连接，所述声光报警器(602)设置于壳体(1)顶部。
4.根据权利要求3所述的应用于轨道的测温装置，其特征在于，还包括冷却装置(7)，所述冷却装置(7)包括水箱(701)和两个喷头(702)，所述水箱(701)设置于所述壳体(1)内部，水箱(701)底部设置有与所述处理器(4)电性连接的潜水泵(703)；两个所述喷头(702)均固定设置于壳体(1)外壁上，两个喷头(702)的分别朝向钢轨腰部和钢轨脚部方向，两个喷头(702)通过水管与所述潜水泵(703)连通。
5.根据权利要求4所述的应用于轨道的测温装置，其特征在于，所述水箱(701)上设置有密封盖(704)，所述密封盖(704)上设置有供所述水管穿过的通孔，水管的管壁与所述通孔内壁密封连接。
6.根据权利要求4所述的应用于轨道的测温装置，其特征在于，所述壳体(1)外壁侧面上设置有与所述处理器(4)电性连接的触摸显示器(8)。
7.根据权利要求4所述的应用于轨道的测温装置，其特征在于，所述触摸显示器(8)下方设置有与所述电源(2)电性连接的开关按钮(9)。
8.根据权利要求4所述的应用于轨道的测温装置，其特征在于，所述壳体(1)外壁侧面上固定设置有带有安装孔的固定件(10)，所述固定件(10)用于将壳体(1)与钢轨枕梁固定连接。
9.根据权利要求4所述的应用于轨道的测温装置，其特征在于，还包括位移调节机构(11)，所述位移调节机构(11)包括调节螺栓(1101)，所述调节螺栓(1101)与所述壳体(1)螺纹连接，调节螺栓(1101)的螺杆段位于壳体(1)内部；调节螺栓(1101)螺杆端设置有连接杆(1101)；
所述连接杆(1101)呈凸字形，连接杆(1101)的小径端与所述调节螺栓(1101)螺杆端固定连接，连接杆(1101)的大径端上连接有一个固定座(1103)；
所述固定座(1103)设置与伸出端的运动方向为竖直方向的直线电机(302)外壁固定连接，固定座(1103)位于直线电机(302)外壁的中上部，固定座(1103)内设置有与连接杆(1101)的大径端相匹配的凹槽(1104)，连接杆(1101)的大径端与所述凹槽(1104)活动连接；
调节螺栓(1101)的中心线与直线电机(302)伸出端的中心线相互垂直。
10.根据权利要求1～9任一所述的应用于轨道的测温装置的使用控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将测温装置分别安装在钢轨两侧，通过固定件(10)将测温装置与钢轨枕梁固定连接；
步骤2：打开开关按钮(9)，测温装置接通电源(2)；
步骤3：控制直线电机(302)伸出端伸出，带动无线温度传感器(301)使其与钢轨的腰部和轨脚处的连接螺栓顶部紧密接触；
步骤4：处理器(4)根据无线温度传感器(301)采集的信号得到钢轨的腰部和轨脚处的温度；
步骤5：触摸显示器(8)显示当前钢轨的腰部和轨脚处的连接螺栓顶部的温度；通信装置(5)将无线温度传感器(301)采集的信号发送至远程控制室内；
步骤6：处理器(4)判断无线温度传感器(301)采集的温度是否大于预设值，若是进入步骤7，否则返回步骤4；
步骤7：冷却装置(7)工作，向钢轨的腰部和轨脚处的连接螺栓喷洒冷却水；声光报警器(602)工作。
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