CN114179565A - 一种铁轨智能监测与故障诊断仪 - Google Patents

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CN114179565A CN202111316915.XA CN202111316915A CN114179565A CN 114179565 A CN114179565 A CN 114179565A CN 202111316915 A CN202111316915 A CN 202111316915A CN 114179565 A CN114179565 A CN 114179565A
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Abstract

本发明公开了一种铁轨智能监测与故障诊断仪，包括站点式信息能量交换机构、分离式反重力低耗检测机构、分体式运输机构和轨道机构。本发明属于铁轨检测领域，具体是指一种铁轨智能监测与故障诊断仪，创造性地将飞行原理应用到诊断仪上，实现了既能在轨道上稳定行进检测，又能对来往列车进行避让的技术效果，解决了诊断仪既要沿铁轨固定行进检测，又要脱离轨道的矛盾性技术难题；通过在恒温无损车轮上设置两端口径不一致的通道，利用车轮转动时两侧空气压的不同让气流通过车轮内部，从而实现了对车轮冷却的技术效果，无损接触带通过缠绕在车轮上减少车轮与轨道的接触面积，实现了对铁轨低损耗的技术效果。

Description

一种铁轨智能监测与故障诊断仪
技术领域
本发明属于铁轨检测技术领域，具体是指一种铁轨智能监测与故障诊断仪。
背景技术
铁路轨道由于长期使用和外界环境温度的影响或其他因素，容易产生形变而影响两轨之间的距离和水平度，一旦发现不及时，极可能在列车行进中引发事故，因此需要经常测量铁轨的参数，目前，铁路轨道参数的测量，大都采用人工机械方式进行，但这种方式费工费力，并且测量精度低，很难达到技术要求，特别是列车提速后，对铁轨的要求更加严格。如何能准确方便地检测出轨道参数是影响列车行驶的一个重要因素。因此，如何实时监控铁轨的真实情况，为维修部门提供可靠的数据，是摆在科技工作者面前的一个重要任务。
目前的铁轨检测装置，通常是行进在列车轨道上，但是没有避让系统，通常需检测人员随行对列车进行避让，导致装置体积过大而且耗费人力；检测装置通常使用化石燃料供能，但是会造成环境问题，若使用充电电池则会有续航问题，需要有种方式来提高检测装置续航问题同时不会影响环境；其次铁轨检测装置通常在铁轨上行进时会因为车轮发热影响到使用寿命，同时会对铁轨有损耗。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种铁轨智能监测与故障诊断仪，根据在铁轨检测时需要沿着铁轨进行行进式检测，但在检测时又无法对来往列车进行避让的矛盾特性，创造性地将飞行原理应用到诊断仪上，实现了既能在轨道上稳定行进检测，又能对来往列车进行避让的技术效果，解决了诊断仪既要沿铁轨固定行进检测，又要脱离轨道的矛盾性技术难题；根据检测仪在铁轨上行进时，长时间行进会导致车轮发热对铁轨进行磨损的问题，采用恒温无损车轮和无损接触带相结合的方式，通过在恒温无损车轮上设置两端口径不一致的通道，利用车轮转动时两侧空气压的不同让气流通过车轮内部，从而实现了对车轮冷却的技术效果，无损接触带通过缠绕在车轮上减少车轮与轨道的接触面积，实现了对铁轨低损耗的技术效果，解决了诊断仪工作时对铁轨的损耗问题；根据反重力原理(将物体与具有上升力的另一物体结合以抵消其重量)，在诊断仪内设置氢气储藏腔，通过在氢气储藏腔通入氢气，在减轻诊断仪对轨道的压力的同时减少诊断仪上升时所需要的能量损耗。
本发明采取的技术方案如下本发明提供一种铁轨智能监测与故障诊断仪，包括站点式信息能量交换机构、分离式反重力低耗检测机构、分体式运输机构和轨道机构，所述分体式运输机构设于轨道机构上，所述分离式反重力低耗检测机构设于分体式运输机构上，所述分体式运输机构为分离式反重力低耗检测机构的支撑结构，所述站点式信息能量交换机构设于轨道机构一侧，所述站点式信息能量交换机构与轨道机构固定连接。
进一步地，所述分离式反重力低耗检测机构包括反重力框架、飞行装置、太阳能充能电池太阳能充能电池、气阀、侧视摄像头、飞行引导GPS、主视摄像头、嵌入式固定系统、踏面测距仪、故障记录摄像头、电感式感应接近开关、接触式充能头、控制模块A、升降引导条和氢气储藏腔，所述反重力框架设于分体式运输机构上方，所述飞行装置设于反重力框架上表面，所述太阳能充能电池太阳能充能电池设于反重力框架上表面，所述太阳能充能电池太阳能充能电池设于飞行装置一侧，所述气阀设于反重力框架侧壁上，所述侧视摄像头设于反重力框架上表面，所述侧视摄像头设于飞行装置一侧，所述飞行引导GPS设于反重力框架上，所述飞行引导GPS设于飞行装置一侧，所述控制模块A设于反重力框架上，所述控制模块A设于飞行引导GPS一侧，所述主视摄像头设于反重力框架上表面，所述主视摄像头设于飞行装置一侧，所述嵌入式固定系统设于反重力框架底面，所述升降引导条设于反重力框架底面，所述踏面测距仪设于反重力框架底面，所述踏面测距仪设于升降引导条一侧，所述故障记录摄像头设于反重力框架底面，所述故障记录摄像头设于踏面测距仪一侧，所述电感式感应接近开关设于反重力框架底面，所述接触式充能头设于反重力框架底面，所述氢气储藏腔设于反重力框架内部，所述气阀与氢气储藏腔连接，当分离式反重力低耗检测机构需要单独作业时，飞行引导GPS可以引导分离式反重力低耗检测机构到目标坐标，同时返航时也可以引导回到分体式运输机构的坐标，侧视摄像头和主视摄像头会记录路况信息，方便后续分析，踏面测距仪检测铁轨踏面是否有断裂或者是形变，故障记录摄像头记录踏面信息。
优选地所述电感式感应接近开关选用LJ12A3电感式感应接近开关，在分离式反重力低耗检测机构引导降落。
优选地，所述踏面测距仪选用KLH-01T-20hz型激光测距传感器，采集轨道踏面信息。
进一步地，所述飞行装置包括防护外壳、电池组、飞行框架和飞行器，所述防护外壳设于反重力框架上，所述电池组设于防护外壳内，所述飞行框架设于防护外壳上方，所述飞行器设于飞行框架上；所述飞行器包括桨叶和飞行电机，所述飞行电机设于飞行框架上，所述桨叶设于飞行电机上，所述飞行器设有四组，当飞行器启动时可以带动分离式反重力低耗检测机构上升并飞到其他地方单独作业，如果分离式反重力低耗检测机构与分体式运输机构连接，则可以带动整个诊断仪上升对来往列车进行避让动作。
进一步地，所述侧视摄像头对称设于反重力框架上表面上；所述升降引导条设于反重力框架底面四个顶角处；所述电感式感应接近开关设有四组；所述氢气储藏腔对称设于反重力框架内部。
进一步地，所述轨道机构包括枕木和铁轨，所述铁轨设于枕木上，所述枕木为铁轨的支撑结构；所述站点式信息能量交换机构包括输电线路、信息传输器、信息接收模块、固定底座、充电线路和接触式充电端口，所述固定底座设于轨道机构一侧，所述输电线路设于固定底座上，所述信息传输器设于固定底座上，所述信息接收模块设于信息传输器上，所述充电线路的一端设于固定底座一侧，所述接触式充电端口设于铁轨内侧竖直面，所述充电线路的另一端设于接触式充电端口上。
进一步地，所述分体式运输机构包括自适应测距检测装置、折叠式接触充电装置、运动装置和车体搭载装置，所述运动装置设于轨道机构上，所述车体搭载装置设于运动装置上，所述折叠式接触充电装置设于车体搭载装置上，所述自适应测距检测装置设于车体搭载装置上。
进一步地，所述车体搭载装置包括警示灯、搭载框架、储能电池、控制模块B、接触式充能底座、感应定位插槽、备用太阳能电池、行进引导GPS、辅助脱离系统和减震系统，所述搭载框架设于运动装置上方，所述警示灯设于搭载框架侧面，所述储能电池设于搭载框架上，所述备用太阳能电池设于搭载框架上，所述备用太阳能电池设于储能电池一侧，所述控制模块B设于搭载框架上，所述控制模块B设于备用太阳能电池一侧，所述接触式充能底座设于搭载框架上，所述感应定位插槽设于搭载框架上，所述行进引导GPS设于搭载框架上，所述行进引导GPS设于备用太阳能电池一侧，所述辅助脱离系统设于搭载框架上，所述减震系统设于搭载框架上，备用太阳能电池是分离式反重力低耗检测机构飞离时，为储能电池充能的装置，只是用于辅助充能，警示灯可以用于警示来往列车及路边行人，行进引导GPS使用与引导分体式运输机构行驶到不同站点式信息能量交换机构来进行充能和信息交换。
进一步地，所述减震系统包括支撑条、减震柱、减震弹簧和底部挡片，所述减震柱滑动设于搭载框架上，所述支撑条设于减震柱顶部，所述底部挡片设于减震柱底部，所述搭载框架与底部挡片之间设有减震弹簧，当分离式反重力低耗检测机构返航回到分体式运输机构时，可以辅助降落，避免诊断仪因为碰撞发生损坏。
进一步的，所述运动装置包括运动框架、供能保护壳、车轮传动轴、恒温无损车轮、传动横柱、传动横条、清障挡板、运动电机、无损接触带、车轴传动齿轮和电机齿轮A，所述运动框架与搭载框架固定连接，所述车轮传动轴转动设于运动框架上，所述供能保护壳设于运动框架上，所述运动电机设于供能保护壳上，所述车轴传动齿轮设于车轮传动轴上，所述电机齿轮A设于运动电机输出端上，所述电机齿轮A与车轴传动齿轮啮合相连，所述恒温无损车轮设于车轮传动轴上，所述无损接触带缠绕设于恒温无损车轮上，所述传动横柱设于恒温无损车轮上，所述传动横条设于传动横柱上，所述清障挡板设于运动框架上，恒温无损车轮可以通过利用两侧气体的压力不同让气流通过恒温无损车轮来进行降温，车速越快降温效果越显著，无损接触带通过减少恒温无损车轮与铁轨的接触面积来规避铁轨的磨损问题，清障挡板可以将轨道上了障碍推到轨道两侧。
进一步地，所述折叠式接触充电装置包括转动头A、伸缩臂A、转动头B、轴A、转动头C、转动臂A、伸缩臂B、转动头D、转动臂B、调整电机、接触充电臂和轴B，所述转动头A转动设于搭载框架上，所述轴A设于车体搭载装置上，所述转动臂A的一端转动设于轴A上，所述轴B设于转动臂A的另一端上，所述转动臂B的一端转动设于轴B上，所述调整电机设于转动臂B的另一端上，所述接触充电臂设于调整电机输出端上，所述转动头C转动设于转动臂A上，所述转动头B转动设于转动臂A中部，所述转动头D转动设于转动臂B中部，所述伸缩臂A的一端设于转动头A上，所述伸缩臂A的另一端设于转动头B上，所述伸缩臂B的一端设于转动头C上，所述伸缩臂B的另一端设于转动头D上。
所述自适应测距检测装置包括电机保护壳、螺纹轴齿轮、测距框架、右侧测距仪、下侧测距仪、左侧测距仪、升降滑块、竖直螺纹轴、升降电机和电机齿轮B，所述测距框架设于搭载框架底部，所述电机保护壳设于测距框架上，所述竖直螺纹轴转动设于测距框架上，所述升降滑块与竖直螺纹轴上啮合连接，所述左侧测距仪设于升降滑块一侧，所述右侧测距仪设于升降滑块一侧，所述下侧测距仪设于升降滑块底部，所述升降电机设于电机保护壳内，所述电机齿轮B设于升降电机输出端上，所述螺纹轴齿轮设于竖直螺纹轴上，所述螺纹轴齿轮与电机齿轮B啮合相连上。
作为优选地，所述右侧测距仪、下侧测距仪和左侧测距仪均选用KLH-01T-20hz型激光测距传感器，测量铁轨之间的间距以，同时可以测量枕木之间的间隔。
所述嵌入式固定系统包括空心嵌入柱、转动关节C、连接弹簧、转动关节D、转动卡扣和固定杆B，所述空心嵌入柱设于反重力框架上，所述固定杆B设于空心嵌入柱上，所述转动卡扣转动设于固定杆B上，所述转动关节C的固定端设于空心嵌入柱上，所述连接弹簧的一端设于转动关节C的活动端上，所述转动关节D的固定端设于转动卡扣内，所述转动关节D的活动端与连接弹簧的另一端相连。
所述辅助脱离系统包括脱离支撑臂、转动关节A、伸缩臂C、转动关节B、固定杆A，所述固定杆A设于搭载框架上，所述脱离支撑臂转动设于固定杆A上，所述转动关节A的固定端设于脱离支撑臂上，所述转动关节A的转动端设于伸缩臂C的伸缩端上，所述转动关节B的固定端设于搭载框架上，所述转动关节B的转动端设于伸缩臂C的固定端上。
采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案提供一种铁轨智能监测与故障诊断仪，根据在铁轨检测时需要沿着铁轨进行行进式检测，但在检测时又无法对来往列车进行避让的矛盾特性，创造性地将飞行原理应用到诊断仪上，实现了既能在轨道上稳定行进检测，又能对来往列车进行避让的技术效果，解决了诊断仪既要沿铁轨固定行进检测，又要脱离轨道的矛盾性技术难题；根据检测仪在铁轨上行进时，长时间行进会导致车轮发热对铁轨进行磨损的问题，采用恒温无损车轮和无损接触带相结合的方式，通过在恒温无损车轮上设置两端口径不一致的通道，利用车轮转动时两侧空气压的不同让气流通过车轮内部，从而实现了对车轮冷却的技术效果，无损接触带通过缠绕在车轮上减少车轮与轨道的接触面积，实现了对铁轨低损耗的技术效果，解决了诊断仪工作时对铁轨的损耗问题；根据反重力原理(将物体与具有上升力的另一物体结合以抵消其重量)，在诊断仪内设置氢气储藏腔，通过在氢气储藏腔通入氢气，在减轻诊断仪对轨道的压力的同时减少诊断仪上升时所需要的能量损耗。
附图说明
图1为本发明提出的一种铁轨智能监测与故障诊断仪结构示意图；
图2为分离式反重力低耗检测机构部分结构的部分结构示意图1；
图3为分离式反重力低耗检测机构部分结构的部分结构示意图2；
图4为分离式反重力低耗检测机构部分结构的部分结构剖视图3；
图5为站点式信息能量交换机构与轨道机构交互的结构示意图；
图6为分体式运输机构的结构示意图；
图7为运动装置的部分结构示意图1；
图8为运动装置的部分结构示意图2；
图9为减震系统的结构示意图；
图10为折叠式接触充电装置的部分结构示意图1；
图11为折叠式接触充电装置的部分结构示意图2；
图12为自适应测距检测装置的结构示意图；
图13为嵌入式固定系统与辅助脱离系统交互的结构示意图；
图14为本发明提出的一种铁轨智能监测与故障诊断仪的框图；
图15为本发明提出的一种铁轨智能监测与故障诊断仪开关按键的控制电路图；
图16为本发明提出的一种铁轨智能监测与故障诊断仪GPS模块图；
图17为本发明提出的一种铁轨智能监测与故障诊断仪电机电路图；
图18为本发明提出的一种铁轨智能监测与故障诊断仪摄像头电路图；
图19为本发明提出的一种铁轨智能监测与故障诊断仪太阳能电池板电路图；
图20为本发明提出的一种铁轨智能监测与故障诊断仪控制模块A的控制电路图；
图21为本发明提出的一种铁轨智能监测与故障诊断仪控制模块B的控制电路图。
其中，1、站点式信息能量交换机构，2、分离式反重力低耗检测机构，3、分体式运输机构，4、轨道机构，5、反重力框架，6、飞行装置，7、太阳能充能电池太阳能充能电池，8、气阀，9、侧视摄像头，10、飞行引导GPS，11、主视摄像头，12、嵌入式固定系统，13、踏面测距仪，14、故障记录摄像头，15、电感式感应接近开关，16、接触式充能头，17、升降引导条，18、氢气储藏腔，18、控制模块A，19、枕木，20、铁轨，21、输电线路，22、信息接收模块，23、信息传输器，24、固定底座，25、充电线路，26、接触式充电端口，27、防护外壳，28、电池组，29、飞行框架，30、飞行器，31、桨叶，32、飞行电机，33、警示灯，34、搭载框架，35、储能电池，36、控制模块B，37、接触式充能底座，38、感应定位插槽，39、备用太阳能电池，40、运动装置，41、行进引导GPS，42、折叠式接触充电装置，43、辅助脱离系统，44、自适应测距检测装置，45、车体搭载装置，46、运动框架，47、供能保护壳，48、车轮传动轴，49、恒温无损车轮，50、传动横柱，51、传动横条，52、清障挡板，53、运动电机，54、车轴传动齿轮，55、电机齿轮A，56、无损接触带，57、减震系统，58、支撑条，59、减震柱，60、减震弹簧，61、底部挡片，62、转动头A，63、伸缩臂A，64、转动头B，65、轴A，66、转动头C，67、转动臂A，68、伸缩臂B，69、转动头D，70、转动臂B，71、调整电机，72、接触充电臂，73、轴B，74、电机保护壳，75、螺纹轴齿轮，76、测距框架，77、右侧测距仪，78、下侧测距仪，79、左侧测距仪，80、升降滑块，81、竖直螺纹轴，82、电机齿轮B，83、升降电机，84、空心嵌入柱，85、转动关节C，86、连接弹簧，87、转动关节D，88、转动卡扣，89、脱离支撑臂，90、转动关节A，91、伸缩臂C，92、转动关节B，93、固定杆A，94、固定杆B。
其中，在图开关按键的控制电路图中，+5V为电路的供电电源，GND为接地端，C5为电容，S1为开关按键，JP1的1口为控制模块A的电源控制端，当开关按键按下时，控制模块A开始工作，控制模块B开关原理与控制模块A相同；在GPS模块图中，GPS RXD为接收数据单元，GPS TXD发送数据单元，GPS 1PPS是交换频率，1N4148为高速开关二极管；在电机电路图中，SB为电机启动开关，KM为交流接触器，FU为熔断器，飞行电机、降电机、调整电机和运动电机使用相同的连接电路；在太阳能电池板电路图，IN5817为二极管，Q18050位三极管R1、R2为电阻；在图控制模块A的控制电路图中，+5V为电路的供电电源，GND为接地端，XTAL1为晶振，C1、C2为晶振的起振电容，P1-P8口分别为太阳能充能电池、飞行电机、踏面测距仪、故障记录摄像头、电感式感应接近开关、侧视摄像头、主视摄像头和飞行引导GPS与控制模块A的连接口；在图控制模块B的控制电路图中，+5V为电路的供电电源，GND为接地端，XTAL1为晶振，C1、C2为晶振的起振电容，P9-P15口分别为备用太阳能电池、运动电机、升降电机、行进引导GPS、左侧测距仪、右侧测距仪和侧测距仪。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供一种铁轨智能监测与故障诊断仪包括站点式信息能量交换机构1、分离式反重力低耗检测机构2、分体式运输机构3和轨道机构4，分体式运输机构3设于轨道机构4上，分离式反重力低耗检测机构2设于分体式运输机构3上，分体式运输机构3为分离式反重力低耗检测机构2的支撑结构，站点式信息能量交换机构1设于轨道机构4一侧，站点式信息能量交换机构1与轨道机构4固定连接。
如图2、图3和图4所示，分离式反重力低耗检测机构2包括反重力框架5、飞行装置6、太阳能充能电池太阳能充能电池7、气阀8、侧视摄像头9、飞行引导GPS10、主视摄像头11、嵌入式固定系统12、踏面测距仪13、故障记录摄像头14、电感式感应接近开关15、接触式充能头16、控制模块A18、升降引导条17和氢气储藏腔18，反重力框架5设于分体式运输机构3上方，飞行装置6设于反重力框架5上表面，太阳能充能电池太阳能充能电池7设于反重力框架5上表面，气阀8设于反重力框架5侧面，侧视摄像头9设于反重力框架5上表面，太阳能充能电池太阳能充能电池7设于飞行装置6一侧，侧视摄像头9设于飞行装置6一侧，飞行引导GPS10设于反重力框架5上，控制模块A18设于反重力框架5上，飞行引导GPS10设于飞行装置6一侧，控制模块A18设于飞行引导GPS10一侧，主视摄像头11设于反重力框架5上表面，主视摄像头11设于飞行装置6一侧，嵌入式固定系统12设于反重力框架5底面，升降引导条17设于反重力框架5底面，踏面测距仪13设于反重力框架5底面，踏面测距仪13设于升降引导条17一侧，故障记录摄像头14设于反重力框架5底面，故障记录摄像头14设于踏面测距仪13一侧，电感式感应接近开关15设于反重力框架5底面，接触式充能头16设于反重力框架5底面，氢气储藏腔18设于反重力框架5内部，气阀8与氢气储藏腔18连接。
如图4所示，飞行装置6包括防护外壳27、电池组28、飞行框架29、飞行器30，防护外壳27设于反重力框架5上，电池组28设于防护外壳27内，飞行框架29设于防护外壳27上方向，飞行器30设于飞行框架29上；飞行器30包括桨叶31和飞行电机32，飞行电机32设于飞行框架29上，桨叶31设于飞行电机32上，所述飞行器30设有四组。
如图5所示，轨道机构4包括枕木19和铁轨20，铁轨20设于枕木19上，枕木19为铁轨20的支撑结构；站点式信息能量交换机构1包括输电线路21、信息传输器23、信息接收模块22、固定底座24、充电线路25和接触式充电端口26，接触式充电端口26设于铁轨20内侧竖直面，充电线路25的另一端设于接触式充电端口26上，固定底座24设于充电线路25的另一端，固定底座24设于轨道机构4一侧，输电线路21设于固定底座24上，信息传输器23设于固定底座24上，信息接收模块22设于信息传输器23上。
如图6所示，分体式运输机构3包括自适应测距检测装置44、折叠式接触充电装置42、运动装置40和车体搭载装置45，运动装置40设于轨道机构4上，车体搭载装置45设于运动装置40上，折叠式接触充电装置42设于车体搭载装置45上，自适应测距检测装置44设于车体搭载装置45上；车体搭载装置45包括警示灯33、搭载框架34、储能电池35、控制模块B36、接触式充能底座37、感应定位插槽38、备用太阳能电池39、行进引导GPS41和辅助脱离系统43，搭载框架34设于运动装置40上方，警示灯33设于搭载框架34侧面，储能电池35设于搭载框架34上，备用太阳能电池39设于搭载框架34上，控制模块B36设于搭载框架34上，行进引导GPS41设于备用太阳能电池39一侧，接触式充能底座37设于搭载框架34上，感应定位插槽38设于搭载框架34上，行进引导GPS41设于搭载框架34上，备用太阳能电池39设于储能电池35一侧，控制模块B36设于备用太阳能电池39一侧，辅助脱离系统43设于搭载框架34上，减震系统57设于搭载框架34上。
如图7和图8所示，运动装置40包括运动框架46、供能保护壳47、车轮传动轴48、恒温无损车轮49、传动横柱50、传动横条51、清障挡板52、运动电机53、无损接触带56、车轴传动齿轮54和电机齿轮A55，运动框架46与搭载框架34固定连接，车轮传动轴48转动设于运动框架46上，清障挡板52设于运动框架46上，恒温无损车轮49设于车轮传动轴48上，无损接触带56缠绕设于恒温无损车轮49上，传动横柱50设于恒温无损车轮49上，传动横条51设于传动横柱50上，供能保护壳47设于运动框架46上，运动电机53设于供能保护壳47上，车轴传动齿轮54设于车轮传动轴48上，电机齿轮A55设于运动电机53输出端上，电机齿轮A55与车轴传动齿轮54啮合相连。
如图9所示，减震系统57包括支撑条58、减震柱59、减震弹簧60和底部挡片61，减震柱59滑动设于搭载框架34上，底部挡片61设于减震柱59底部，支撑条58设于减震柱59顶部，搭载框架34与底部挡片61之间设有减震弹簧60。
如图10和图11所示，折叠式接触充电装置42包括转动头A62、伸缩臂A63、转动头B64、轴A65、转动头C66、转动臂A67、伸缩臂B68、转动头D69、转动臂B70、调整电机71、接触充电臂72和轴B73，转动头A62转动设于搭载框架34上，轴A65设于搭载框架34上，转动臂A67的一端转动设于轴A65上，轴B73设于转动臂A另一端上，转动臂B70的一端转动设于轴B73上，调整电机71设于转动臂B70的另一端上，接触充电臂72设于调整电机71输出端上，转动头B64转动设于转动臂A67中部，伸缩臂A63的一端设于转动头A62上，伸缩臂A63的另一端设于转动头B64上，转动头C66转动设于转动臂A67上，转动头D69转动设于转动臂B70中部，伸缩臂B68的一端设于转动头C66上，伸缩臂B68的另一端设于转动头D69上。
如图12所示，自适应测距检测装置44包括电机保护壳74、螺纹轴齿轮75、测距框架76、右侧测距仪77、下侧测距仪78、左侧测距仪79、升降滑块80、竖直螺纹轴81、升降电机83和电机齿轮B82测距框架76设于搭载框架34底部，电机保护壳74设于测距框架76上，竖直螺纹轴81转动设于测距框架76上，升降电机83设于电机保护壳74内，电机齿轮B82设于升降电机83输出端上，螺纹轴齿轮75设于竖直螺纹轴81上，螺纹轴齿轮75与电机齿轮B82啮合相连上，升降滑块80与竖直螺纹轴81上啮合连接，左侧测距仪79设于升降滑块80一侧，右侧测距仪77设于升降滑块80一侧，下侧测距仪78设于升降滑块80底部。
如图13所示，嵌入式固定系统12包括空心嵌入柱84、转动关节C85、连接弹簧86、转动关节D87、转动卡扣88和固定杆B94，空心嵌入柱84设于反重力框架5上，固定杆B94设于空心嵌入柱84上，转动卡扣88转动设于固定杆B94上，转动关节C85的固定端设于空心嵌入柱84上，连接弹簧86的一端设于转动关节C85的活动端上，转动关节D87的固定端设于转动卡扣88内，转动关节D87的活动端与连接弹簧86的另一端相连。
如图13所示，辅助脱离系统43包括脱离支撑臂89、转动关节A90、伸缩臂C91、转动关节B92、固定杆A93，固定杆A93设于搭载框架34上，脱离支撑臂89转动设于固定杆A93上，转动关节A90的固定端设于脱离支撑臂89上，转动关节A90的转动端设于伸缩臂C91的伸缩端上，转动关节B92的固定端设于搭载框架34上，转动关节B92的转动端设于伸缩臂C91的固定端上。
具体使用时，首先通过气阀8在氢气储藏腔18充入氢气，当分离式反重力低耗检测机构2和分体式运输机构3合体工作时，运动电机53工作，运动电机53带动电机齿轮A55转动，电机齿轮A55带动车轴传动齿轮54转动，车轴传动齿轮54带动车轮传动轴48转动，车轮传动轴48带动恒温无损车轮49转动，恒温无损车轮49带动分体式运输机构3在铁轨20上行进，自适应测距检测装置44、踏面测距仪13、故障记录摄像头14、主视摄像头11和侧视摄像头9持续记录信息，太阳能充能电池太阳能充能电池7持续为分离式反重力低耗检测机构2上的电池组28充能，警示灯33开启，提供引导的同时起警示作用；通过行进引导GPS41和火车的GPS当预计到与相遇时间并进行提前避让行为，飞行装置6工作，飞行电机32工作带动桨叶31转动，飞行装置6带动分离式反重力低耗检测机构2上升，分离式反重力低耗检测机构2带动分体式运输机构3上升避让火车，火车驶离后，飞行电机32逐渐减小输出，踏面测距仪13辅助降落，直至恒温无损车轮49与铁轨20接触，飞行电机32停止工作，继续行进检测；当遇到路障或需要分离式反重力低耗检测机构2单独作业时，伸缩臂C91伸长带动脱离支撑臂89绕固定杆A93转动，同时脱离支撑臂89推动转动卡扣88绕固定杆B94转动使得转动卡扣88收纳到空心嵌入柱84内，此时飞行装置6工作，飞行电机32工作带动桨叶31转动，飞行装置6带动分离式反重力低耗检测机构2上升，由飞行引导GPS10将分离式反重力低耗检测机构2到达目标检测区域，由踏面测距仪13引导分离式反重力低耗检测机构2位于铁轨20上方，主视摄像头11、侧视摄像头9和故障记录摄像头14同时拍摄记录，此时备用太阳能电池39持续为储能电池35充能，返航时，由飞行引导GPS10和行进引导GPS41同时发射位置信息并进行汇合，当分离式反重力低耗检测机构2回到分体式运输机构3上方附近时，由电感式感应接近开关15引导分离式反重力低耗检测机构2与分体式运输机构3对齐，对齐之后飞行电机32逐渐减小输出，分离式反重力低耗检测机构2逐渐下降，直至升降引导条17与支撑条58接触，在弹簧的作用下分离式反重力低耗检测机构2缓缓与接触，接触式充能头16插入接触式充能底座37内，同时嵌入式固定系统12插入辅助脱离系统43内，在重力和压力的作用下，连接弹簧86不足以支撑转动卡扣88的伸出，转动卡扣88被挤回空心嵌入柱84内部，嵌入式固定系统12到达辅助脱离系统43底部后，连接弹簧86不受外力影响将转动卡扣88弹出，转动卡扣88完成对分离式反重力低耗检测机构2和分体式运输机构3的连接锁定；到达站点式信息能量交换机构1后，折叠式接触充电装置42开始工作，伸缩臂A63伸长带动转动臂A67绕轴A65向下转动，同时伸缩臂B68伸长带动转动臂B70绕轴B73向下转动，当转动臂B70转动到固定位置，调整电机71工作带动接触充电臂72绕调整电机71输出端旋转90度，接触充电臂72与接触式充电端口26接触开始充电，首先为车体搭载装置45上的储能电池35充电，之后，通过接触式充能底座37与接触式充能头16连接为电池组28充电，同时，将自适应测距检测装置44、踏面测距仪13、故障记录摄像头14、主视摄像头11和侧视摄像头9收集到的信息传输到信息接收模块22，信息传输器23同时辅助传输保证信息完整性，之后后方的工作人员可以将采集到的信息进行整理后对故障路段进行维修。
以上便是本发明具体的工作流程，下次使用时重复此步骤即可。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种铁轨智能监测与故障诊断仪，其特征在于：包括站点式信息能量交换机构(1)、分离式反重力低耗检测机构(2)、分体式运输机构(3)和轨道机构(4)，所述分体式运输机构(3)设于轨道机构(4)上，所述分离式反重力低耗检测机构(2)设于分体式运输机构(3)上，所述分体式运输机构(3)为分离式反重力低耗检测机构(2)的支撑结构，所述站点式信息能量交换机构(1)设于轨道机构(4)一侧，所述站点式信息能量交换机构(1)与轨道机构(4)固定连接；所述分离式反重力低耗检测机构(2)包括反重力框架(5)、飞行装置(6)、太阳能充能电池(7)、气阀(8)、侧视摄像头(9)、飞行引导GPS(10)、主视摄像头(11)、嵌入式固定系统(12)、踏面测距仪(13)、故障记录摄像头(14)、电感式感应接近开关(15)、接触式充能头(16)、控制模块A(18)、升降引导条(17)和氢气储藏腔(18)，所述反重力框架(5)设于分体式运输机构(3)上方，所述飞行装置(6)设于反重力框架(5)上表面，所述太阳能充能电池(7)设于反重力框架(5)上表面，所述太阳能充能电池(7)设于飞行装置(6)一侧，所述气阀(8)设于反重力框架(5)侧面，所述侧视摄像头(9)设于反重力框架(5)上表面，所述侧视摄像头(9)设于飞行装置(6)一侧，所述飞行引导GPS(10)设于反重力框架(5)上，所述飞行引导GPS(10)设于飞行装置(6)一侧，所述控制模块A(18)设于反重力框架(5)上，所述控制模块A(18)设于飞行引导GPS(10)一侧，所述主视摄像头(11)设于反重力框架(5)上表面，所述主视摄像头(11)设于飞行装置(6)一侧，所述嵌入式固定系统(12)设于反重力框架(5)底面，所述升降引导条(17)设于反重力框架(5)底面，所述踏面测距仪(13)设于反重力框架(5)底面，所述踏面测距仪(13)设于升降引导条(17)一侧，所述故障记录摄像头(14)设于反重力框架(5)底面，所述故障记录摄像头(14)设于踏面测距仪(13)一侧，所述电感式感应接近开关(15)设于反重力框架(5)底面，所述接触式充能头(16)设于反重力框架(5)底面，所述氢气储藏腔(18)设于反重力框架(5)内部，所述气阀(8)与氢气储藏腔(18)连接；所述分体式运输机构(3)包括自适应测距检测装置(44)、折叠式接触充电装置(42)、运动装置(40)和车体搭载装置(45)，所述运动装置(40)设于轨道机构(4)上，所述车体搭载装置(45)设于运动装置(40)上，所述折叠式接触充电装置(42)设于车体搭载装置(45)上，所述自适应测距检测装置(44)设于车体搭载装置(45)上。
2.根据权利要求1所述的一种铁轨智能监测与故障诊断仪，其特征在于：所述车体搭载装置(45)包括警示灯(33)、搭载框架(34)、储能电池(35)、控制模块B(36)、接触式充能底座(37)、感应定位插槽(38)、备用太阳能电池(39)、行进引导GPS(41)、辅助脱离系统(43)和减震系统(57)，所述搭载框架(34)设于运动装置(40)上方，所述警示灯(33)设于搭载框架(34)侧面，所述储能电池(35)设于搭载框架(34)上，所述备用太阳能电池(39)设于搭载框架(34)上，所述备用太阳能电池(39)设于储能电池(35)一侧，所述控制模块B(36)设于搭载框架(34)上，所述控制模块B(36)设于备用太阳能电池(39)一侧，所述接触式充能底座(37)设于搭载框架(34)上，所述感应定位插槽(38)设于搭载框架(34)上，所述行进引导GPS(41)设于搭载框架(34)上，所述行进引导GPS(41)设于备用太阳能电池(39)一侧，所述辅助脱离系统(43)设于搭载框架(34)上，所述减震系统(57)设于搭载框架(34)上；所述减震系统(57)包括支撑条(58)、减震柱(59)、减震弹簧(60)和底部挡片(61)，所述减震柱(59)滑动设于车体搭载装置(45)上，所述支撑条(58)设于减震柱(59)顶部，所述底部挡片(61)设于减震柱(59)底部，所述车体搭载装置(45)与底部挡片(61)之间设有减震弹簧(60)。
3.根据权利要求1所述的一种铁轨智能监测与故障诊断仪，其特征在于：所述运动装置(40)包括运动框架(46)、供能保护壳(47)、车轮传动轴(48)、恒温无损车轮(49)、传动横柱(50)、传动横条(51)、清障挡板(52)、运动电机(53)、无损接触带(56)、车轴传动齿轮(54)和电机齿轮A(55)，所述运动框架(46)与搭载框架(34)固定连接，所述车轮传动轴(48)转动设于运动框架(46)上，所述供能保护壳(47)设于运动框架(46)上，所述运动电机(53)设于供能保护壳(47)上，所述车轴传动齿轮(54)设于车轮传动轴(48)上，所述电机齿轮A(55)设于运动电机(53)输出端上，所述电机齿轮A(55)与车轴传动齿轮(54)啮合相连，所述恒温无损车轮(49)设于车轮传动轴(48)上，所述无损接触带(56)缠绕设于恒温无损车轮(49)上，所述传动横柱(50)设于恒温无损车轮(49)上，所述传动横条(51)设于传动横柱(50)上，所述清障挡板(52)设于运动框架(46)上。
4.根据权利要求1所述的一种铁轨智能监测与故障诊断仪，其特征在于：所述折叠式接触充电装置(42)包括转动头A(62)、伸缩臂A(63)、转动头B(64)、轴A(65)、转动头C(66)、转动臂A(67)、伸缩臂B(68)、转动头D(69)、转动臂B(70)、调整电机(71)、接触充电臂(72)和轴B(73)，所述转动头A(62)转动设于搭载框架(34)上，所述轴A(65)设于搭载框架(34)上，所述转动臂A(67)的一端转动设于轴A(65)上，所述轴B(73)设于转动臂A(67)另一端上，所述转动臂B(70)的一端转动设于轴B(73)上，所述调整电机(71)设于转动臂B(70)的另一端上，所述接触充电臂(72)设于调整电机(71)输出端上，所述转动头C(66)转动设于转动臂A(67)上，所述转动头B(64)转动设于转动臂A(67)中部，所述转动头D(69)转动设于转动臂B(70)中部，所述伸缩臂A(63)的一端设于转动头A(62)上，所述伸缩臂A(63)的另一端设于转动头B(64)上，所述伸缩臂B(68)的一端设于转动头C(66)上，所述伸缩臂B(68)的另一端设于转动头D(69)上。
5.根据权利要求1所述的一种铁轨智能监测与故障诊断仪，其特征在于：所述自适应测距检测装置(44)包括电机保护壳(74)、螺纹轴齿轮(75)、测距框架(76)、右侧测距仪(77)、下侧测距仪(78)、左侧测距仪(79)、升降滑块(80)、竖直螺纹轴(81)、升降电机(83)和电机齿轮B(82)，所述测距框架(76)设于搭载框架(34)底部，所述电机保护壳(74)设于测距框架(76)上，所述竖直螺纹轴(81)转动设于测距框架(76)上，所述升降滑块(80)与竖直螺纹轴(81)上啮合连接，所述左侧测距仪(79)设于升降滑块(80)一侧，所述右侧测距仪(77)设于升降滑块(80)一侧，所述下侧测距仪(78)设于升降滑块(80)底部，所述升降电机(83)设于电机保护壳(74)内，所述电机齿轮B(82)设于升降电机(83)输出端上，所述螺纹轴齿轮(75)设于竖直螺纹轴(81)上，所述螺纹轴齿轮(75)与电机齿轮B(82)啮合相连上。
6.根据权利要求1所述的一种铁轨智能监测与故障诊断仪，其特征在于：所述嵌入式固定系统(12)包括空心嵌入柱(84)、转动关节C(85)、连接弹簧(86)、转动关节D(87)、转动卡扣(88)和固定杆B(94)，所述空心嵌入柱(84)设于反重力框架(5)上，所述固定杆B(94)设于空心嵌入柱(84)上，所述转动卡扣(88)转动设于固定杆B(94)上，所述转动关节C(85)的固定端设于空心嵌入柱(84)上，所述连接弹簧(86)的一端设于转动关节C(85)的活动端上，所述转动关节D(87)的固定端设于转动卡扣(88)内，所述转动关节D(87)的活动端与连接弹簧(86)的另一端相连。
7.根据权利要求2所述的一种铁轨智能监测与故障诊断仪，其特征在于：所述辅助脱离系统(43)包括脱离支撑臂(89)、转动关节A(90)、伸缩臂C(91)、转动关节B(92)、固定杆A(93)，所述固定杆A(93)设于搭载框架(34)上，所述脱离支撑臂(89)转动设于固定杆A(93)上，所述转动关节A(90)的固定端设于脱离支撑臂(89)上，所述转动关节A(90)的转动端设于伸缩臂C(91)的伸缩端上，所述转动关节B(92)的固定端设于搭载框架(34)上，所述转动关节B(92)的转动端设于伸缩臂C(91)的固定端上。
8.根据权利要求1所述的一种铁轨智能监测与故障诊断仪，其特征在于：所述飞行装置(6)包括防护外壳(27)、电池组(28)、飞行框架(29)、飞行器(30)，所述防护外壳(27)设于反重力框架(5)上，所述电池组(28)设于防护外壳(27)内，所述飞行框架(29)设于防护外壳(27)上方向，所述飞行器(30)设于飞行框架(29)上；所述飞行器(30)包括桨叶(31)和飞行电机(32)，所述飞行电机(32)设于飞行框架(29)上，所述桨叶(31)设于飞行电机(32)上。
9.根据权利要求1所述的一种铁轨智能监测与故障诊断仪，其特征在于：所述轨道机构(4)包括枕木(19)和铁轨(20)，所述铁轨(20)设于枕木(19)上，所述枕木(19)为铁轨(20)的支撑结构；所述站点式信息能量交换机构(1)包括输电线路(21)、信息传输器(23)、信息接收模块(22)、固定底座(24)、充电线路(25)和接触式充电端口(26)，所述固定底座(24)设于轨道机构(4)一侧，所述输电线路(21)设于固定底座(24)上，所述信息传输器(23)设于固定底座(24)上，所述信息接收模块(22)设于信息传输器(23)上，所述充电线路(25)的一端设于固定底座(24)一侧，所述接触式充电端口(26)设于铁轨(20)内侧竖直面，所述充电线路(25)的另一端设于接触式充电端口(26)上。
10.根据权利要求9所述的一种铁轨智能监测与故障诊断仪，其特征在于：所述电池组(28)、太阳能充电装置、飞行电机(32)、踏面测距仪(13)、故障记录摄像头(14)、侧视摄像头(9)、主视摄像头(11)、飞行引导GPS(10)与控制模块A(18)电性连接；所述行进引导GPS(41)、左侧测距仪(79)、右侧测距仪(77)、底部测距仪、警示灯(33)、升降电机(83)、调整电机(71)、备用太阳能电池(39)、运动电机(53)、储能电池(35)与控制模块B(36)电性连接。
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