CN114687286A - 一种公跨铁桥梁检测车及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁检测技术领域，具体为一种公跨铁桥梁检测车，包括活动悬挂在桥梁梁体底部的行走组件和固定设于行走组件下端的车体组件，车体组件上布置了全覆盖检测桥梁梁体的梁体检测装置和测量车体组件与铁路接触网顶面之间距离的距离测量装置；车体组件还包括与行走组件相连的箱体和设于箱体下端的底部支撑架，箱体和底部支撑架外侧均包覆有绝缘体。本发明适用于通航净空较窄的公跨铁桥梁，可对桥梁进行全覆盖检测，同时具有安全预警功能和防电磁辐射功能。本发明还公开了一种跨铁桥梁检测车的检测方法。

Description

一种公跨铁桥梁检测车及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种公跨铁桥梁检测车及其检测方法，属于桥梁检测技术领域。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，交通运输事业也不断发展，为了适应现代高速发展的交通运输事业，桥梁的数量越来越多，公路网、铁路网越来越密集，公路与铁路交错的情况也越来越多。为了保证桥梁，尤其是公跨铁桥梁的安全及正常使用，需要定期对桥梁进行检查。现有技术中，有如下专利涉及桥梁的检测装置：

1、专利号为“202020243712.7”，专利名称为“一种轻量化的梁底检测车”的实用新型专利，包括龙门架以及截面形式为三角形结构的中间桁架和边桁架，中间桁架和边桁架分别通过销轴固定于龙门架的两侧并且分别通过拉索斜拉在龙门架上。该实用新型简化了桁架结构，减少了桁架侧向的迎风面积并大幅度降低了桁架重量；中间桁架、边桁架与龙门架均采用销轴连接，该结构简化了桁架与龙门架的连接方式，减轻了检测车重量，同时通过斜拉索帮助桁架承载，避免了悬臂型桁架结构带来的较大应力集中问题。

该专利虽然对检测车桁架结构进行了优化设计，减轻了重量，但仍存在如下问题：

1）整体高度依然很高，不适合通航净空比较窄的工况；而公跨铁桥梁预留的通航净空通常比较窄，因此该专利中的检测车不适合公跨铁桥梁的检测。

2）该检测车由纯粹的钢结构或铝合金结构组成，不能防止电辐射；而公跨铁桥梁中的铁路接触网通常有静电辐射，该专利中的检测车若用于公跨铁桥梁中有将电辐射危险。

2、专利号为“201810468087.3”，专利名称为“一种用于对梁底检测车轨道进行检查的视频检测车”的发明专利申请，公开了一种对梁底检测车轨道进行检查的视频检测车，该视频检测车的行走机构安装在主机箱体的顶部，可旋转的摄像机构安装在主机箱体的侧面，控制机构安装在主机箱体内，控制机构通过无线收发模块与远程控制端无线连接，用于接收来自终端的远程控制命令，并根据命令分别驱动行走机构自动行走、以及摄像机构自动摄像，以实现全自动化远程控制操作，完全脱离人工操作，降低工作人员的劳动强度和危险性，提高检查效率，具有结构新巧、重量轻、可记录性、可追溯性、经济适用的特点。但该专利存在如下问题：

1）该专利中的视频检测车存在上述现有专利1中不适合通航净空比较窄的工况及不能防止电辐射的缺点。

2）该专利中视频检测车没有测量距离的装置且没有安全预警的功能。

3）该专利中的视频检测车的检测范围非常有限，难以覆盖到整个桥梁梁底的检测。

综上所述，如何设计一种适用于通航净空比较窄的工况，且能防止静电，避免电辐射危险的公跨铁桥梁检测车，是当下亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供的公跨铁桥梁检测车，适用于通航净空较窄的公跨铁桥梁，绝缘性能好，可对桥梁进行全覆盖检测，同时具有安全预警功能以避免检测车接触到铁路接触网。本发明还公开了一种公跨铁桥梁检测车的检测方法，通过公跨铁桥梁检测车更好的对桥梁进行检测。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种公跨铁桥梁检测车，包括活动悬挂在桥梁梁体底部的行走组件，行走组件下端固定设有车体组件，车体组件上设有全覆盖检测桥梁梁体的梁体检测装置和测量车体组件与铁路接触网顶面之间距离的距离测量装置；车体组件还包括与行走组件相连的箱体和设于箱体下端的底部支撑架，箱体和底部支撑架外侧均包覆有绝缘体。

行走组件可带动车体组件沿着桥梁的纵桥向移动以对桥梁进行检测；梁体检测装置可对桥梁进行全覆盖检测，提高桥梁的安全性；距离测量装置可测量车体组件与铁路接触网顶面之间距离，当超过设定距离时，距离测量装置会报警，以避免检测车接触到铁路接触网造成危险；底部支持架与箱体一起构成检测车的主体骨架；绝缘体可防止电辐射。

优选的，箱体包括沿横桥向设置的横向侧壁和沿纵桥向设置的纵向侧壁，横向侧壁的宽度不小于桥梁梁体的宽度，梁体检测装置均布于横向侧壁上且可对桥梁梁体进行全覆盖检测。

横向侧壁的宽度不小于桥梁梁体的宽度，保证了箱体在桥梁横桥向检测的整体宽度；梁体检测装置均布于横向侧壁上，便于全覆盖检测。

优选的，横向侧壁上包覆的绝缘体为绝缘腹板，横向侧壁和绝缘腹板上匹配设有从下至上朝向桥梁梁体倾斜的安装孔一，安装孔一的轴向中心线L1与沿纵桥向的水平线L2之间的夹角β为：20°≤β≤80°；梁体检测装置通过安装孔一安装在绝缘腹板上。

相比于夹角β＞80°的方案，如夹角β=90°的方案，该方案具有更大的视场视野，检测范围更广更远，尤其是检测车是悬挂在梁底的，梁体检测装置到梁底的视野垂直距离是有限的，检测车的通航净空较小，检测的范围将受到很大的局限；而当β＜20°时，梁体检测装置的视角可检测范围也将受到很大的局限。因此把梁体检测装置根据实际情况调整到20°至80°之间，更有利于扩大检测的视场视野。

优选的，绝缘腹板上设有与安装孔一匹配的斜凸台，安装孔一延伸至斜凸台内，梁体检测装置通过安装孔一安装在斜凸台上。斜凸台便于梁体检测装置安装的稳定性，也便于梁体检测装置视角的调整。

优选的，底部支撑架在横桥向上的长度与箱体在横桥向的长度匹配设置，底部支撑架在纵桥向的宽度大于箱体在纵桥向的宽度；底部支撑架上包覆的绝缘体包括绝缘顶板、绝缘底板和绝缘侧板，所述绝缘顶板包覆在底部支撑架的上端面上且连接于绝缘腹板在纵桥向的两侧，绝缘底板包覆在底部支撑架的下端面上，绝缘侧板包覆在底部支撑架在纵桥向的侧端面外侧并与绝缘顶板和绝缘底板相连。

底部支撑架为箱体提供支撑作用；绝缘顶板、绝缘底板和绝缘侧板对底部支撑架形成全方位绝缘包覆，同时也能进一步为箱体和底部支撑架提供绝缘保护，避免电辐射。

优选的，绝缘顶板朝向远离箱体的一侧向下倾斜设置；绝缘侧板与底部支撑架在纵桥向的侧端面之间设有贯穿于绝缘顶板和绝缘底板的排水孔。

向下倾斜设置的绝缘顶板和排水孔便于雨水、脏水和灰尘等的排出，避免检测车被污染腐蚀，可提高检测车的使用寿命和使用性能。

绝缘底板和底部支撑架上匹配沿垂向设有安装孔二，距离测量装置通过安装孔二安装在绝缘底板上。

一种公跨铁桥梁检测车的检测方法，包括如下步骤：

S1：根据横桥向覆盖范围参数L、视场覆盖距离参数d 及重叠度参数s%计算出所需梁体检测装置的个数n；

S2：将n个梁体检测装置均布在绝缘腹板上并通过安装孔一与箱体的横向侧壁连接，以实现桥梁检测装置对梁体的全覆盖检测；

S3：设定距离测量装置的距离阈值；

S4：启动检测车，打开梁体检测装置，判断视野光线是否良好，判断是否需要补光；打开距离测量装置，实时测量检测车与铁路接触网顶面的直线距离；

S5：在检测车沿着纵桥向移动时，梁体检测装置与距离测量装置均全程开启，距离测量装置实时测量检测车与铁路接触网顶面的直线距离，当超过设定的距离阈值时，距离测量装置即报警，同时检测车的其他检测工作均停止，并立刻启动返回程序；当超过设定的距离阈值时，检测车即正常对桥梁进行检测。

优选的，梁体检测装置的个数n的计算公式如下：

其中，h 为摄影距离，α为视场角，d 为视场覆盖距离，h和α均为已知值，以此可求出d；

其中，L 为横桥向覆盖范围，s%为相邻图像之间的重叠度参数，L和s%均为已知值，d通过公式（1）已求出，故可通过公式（2）求出n。

优选的，当计算出来的梁体检测装置的个数n为整数时，将n个梁体检测装置均布在绝缘腹板上；当计算出来的梁体检测装置的个数n不为整数时，如n=k.x时，则将k+1个梁体检测装置均布在绝缘腹板上。

本发明的有益效果是：

1、本发明中的检测车结构简单，整体高度小，适应公跨铁桥梁通航净空小的特点。

2、检测车的外露表面包覆绝缘体，绝缘性能好，可防止电辐射；底部支撑架上包覆的绝缘体的整体宽度为检测车最大宽度，整体隔绝了铁路接触网对整个检测车的影响，避免了电辐射对维护人员的影响，同时也避免了梁底铁路接触网电辐射对检测车本体的电辐射危险，很好的保护了检测车本体的相关电气元件。

3、传统的检测车车体完全由钢结构或铝合金结构组成，整体质量大；本检测车采用了钢结构骨架+绝缘复合材料的组合方式，有效的减轻了检测车的整体重量，从而有效的减少了检测车对桥梁的荷载，减小了检测车重量对桥梁的影响。

4、检测车不需要搭载检测工作人员，以智能检测的方式代替传统的人工检测，避免了公跨铁桥梁梁底作业的高空危险。

5、检测车安装有距离测量装置，能测量检测车与铁路接触网之间的距离，并具有安全预警功能，以便检测车与铁路接触网时刻保持有效的安全距离。

6、底部支撑架的绝缘体上设有排水结构，使得检测车整体防腐性能较好，提高了检测车的防腐性能和使用寿命。

7、本发明中的安装孔一为斜孔，具体为安装孔一的轴向中心线L1与沿纵桥向的水平线L2之间的夹角β为：20°≤β≤80°；同时梁体检测装置也是与安装孔一角度相匹配的安装在右绝缘腹板的斜凸台上，在有限的通航净空情况下，可扩大梁体检测装置的视野范围，进而扩大检测的视场视野。

8、通过计算出检测车上需要安装的n个梁体检测装置，并且两个相邻的智能检测装置之间的视野有重叠度s%，从而保证全覆盖检测。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1的右视图。

图3为检查车的结构示意图。

附图标记包括：行走轮1、固定板2、轨道3、梁体4、箱体5、底部支撑架6、左横向侧壁7、左绝缘腹板8、右横向侧壁9、右绝缘腹板10、绝缘顶板11、绝缘底板12、绝缘侧板13、排水孔14、安装孔一15、斜凸台16、线路管道17、铁路接触网18、梁体检测装置19、距离测量装置20。

具体实施方式

下面结合附图1-3对本发明的实施例做详细说明：实施例中的纵桥向为图1中M所示方向，为桥梁上车辆的行走方向；横桥向为图2中N所示方向，为桥梁的宽度方向，即与M所示方向相垂直的方向。

实施例一

一种公跨铁桥梁检测车，包括活动悬挂在桥梁梁体4底部的行走组件，如图1所示，行走组件包括行走轮1和连接在行走轮1下端的固定板2，桥梁梁体4底部设有与行走轮1相匹配的轨道3，轨道3沿纵桥向布置。行走组件下端固定设有车体组件，车体组件具体固定设于固定板2的下端面上，行走轮1带动车体组件在轨道3上沿着纵桥向移动进行检测。

如图1所示，车体组件包括与固定板2相连的箱体5和设于箱体5下端的底部支撑架6，箱体5可焊接、粘接或螺纹连接在固定板2下端，本实施例中优选为焊接；箱体5为钢结构或铝合金结构，是简单的框形结构，整体高度较低，适合通航净空较小的工况；箱体5是检测车车体的主要承重部件，具有较高的强度和韧性。箱体5包括沿横桥向设置的两个横向侧壁和沿纵桥向设置的两个纵向侧壁，横向侧壁的宽度不小于桥梁梁体4的宽度，以便检测车具有足够的检查覆盖面积来覆盖整个的梁体横截面。

底部支撑架6焊接、栓接、粘接或螺纹连接在箱体5的底部，优选焊接；底部支撑架6为钢结构或铝合金结构，其材料与箱体5保持一致；底部支撑架6在横桥向上的长度与箱体5在横桥向的长度匹配设置，底部支撑架6在纵桥向的宽度大于箱体5在纵桥向的宽度。

箱体5和底部支撑架6外侧均包覆有绝缘体，绝缘体为复合材料，具有轻质高强，绝缘性能好的优点。其中箱体5的横向侧壁上包覆的绝缘体为绝缘腹板，绝缘腹板胶接在横向侧壁上，绝缘腹板包括包覆于箱体5在横桥向上靠左一侧的左横向侧壁7上的左绝缘腹板8和包覆于箱体5在横桥向上靠右一侧的右横向侧壁9上的右绝缘腹板10。底部支撑架6上包覆的绝缘体包括绝缘顶板11、绝缘底板12和绝缘侧板13，绝缘顶板11、绝缘底板12和绝缘侧板13胶接在底部支撑架6上，绝缘顶板11包覆在底部支撑架6的上端面上且连接于绝缘腹板在纵桥向的两侧，具体为绝缘顶板11无缝连接于左绝缘腹板8和右绝缘腹板10下部外侧；绝缘底板12包覆在底部支撑架6的下端面上，绝缘侧板13包覆在底部支撑架6在纵桥向的侧端面外侧并与绝缘顶板11和绝缘底板12相连；如图3所示，绝缘顶板11朝向远离箱体5的一侧向下倾斜设置，绝缘侧板13与底部支撑架6在纵桥向的侧端面之间设有贯穿于绝缘顶板11和绝缘底板12的排水孔14，排水孔14设于绝缘体上并与底部支撑架6避开，排水孔14垂向设置，绝缘顶板11和排水孔14便于排水、排灰尘、防腐蚀。

车体组件上设有全覆盖检测桥梁梁体4的梁体检测装置19，梁体检测装置19可采用雷达检测或红外检测。横向侧壁和绝缘腹板上匹配设有从下至上朝向桥梁梁体4倾斜的安装孔一15，即安装孔一15为斜孔结构，安装孔一15包括若干个，若干个安装孔一15可以如本实施例所示沿着横桥向均布在横向侧壁和绝缘腹板上，也可以根据实际情况按其他布置方式设置在横向侧壁和绝缘腹板上，本实施例中的安装孔一15具体为间隔3m沿横桥向在横向侧壁和绝缘腹板上均布；安装孔一15的轴向中心线L1与沿纵桥向的水平线L2之间的夹角β为：20°≤β≤80°，本实施例中优选将夹角β设于45°；绝缘腹板上设有与安装孔一15匹配的斜凸台16，安装孔一15延伸至斜凸台16内，梁体检测装置19通过安装孔一15安装在绝缘腹板的斜凸台16上，并通过安装孔一15与横向侧壁相连；上述设置可扩大梁体检测装置19的视野范围，以对桥梁梁体4进行全覆盖检测。绝缘腹板设有凸起的线路管道17，作为检测车的电线铺设管，线路管道17的顶部沿横桥向设有位于斜凸台16下方的若干安装孔三，以便梁体检测装置19及其他相关部件的电线、网线连接与安装。梁体检测装置19自带光源，可在需要的时候进行补光。

本领域技术人员可在右横向侧壁9和右绝缘腹板10、左横向侧壁7和左绝缘腹板8均设置安装孔一15、梁体检测装置19及线路管道17，也可在右横向侧壁9和右绝缘腹板10，或左横向侧壁7和左绝缘腹板8上择一设置安装孔一15、梁体检测装置19及线路管道17，如图3所示，本实施例中优选在右横向侧壁9和右绝缘腹板10设置安装孔一15、梁体检测装置19及线路管道17。

底部支撑架6上设有距离测量装置20，具体为：绝缘底板12和底部支撑架6上匹配沿垂向设有安装孔二，距离测量装置20通过安装孔二安装在绝缘底板12上并通过安装孔二与底部支撑架6相连。安装孔二沿横桥向均匀设置，具体为间隔3米沿横桥向在底部支撑架6和绝缘底板12上设置安装孔二，优选将安装孔二设置在安装孔一15的斜下方。距离测量装置20为螺栓连接或销轴连接，便于拆卸更换。距离测量装置20设定了距离阈值，超过设定的最小距离时，距离测量装置20将发出警告，以确保检查车与接触网保持安全距离。本实施例中的距离测量装置20优选采用红外线测距，本领域技术人员也可根据实际情况采用超声波测距或激光测距。

实施例二

一种公跨铁桥梁检测车的检测方法，通过实施例一中的检测车对桥梁进行检测，包括如下检测步骤：

S1：根据横桥向覆盖范围参数L、视场覆盖距离参数d 及重叠度参数s%计算出所需梁体检测装置19的个数n；

S2：将n个梁体检测装置19均布在绝缘腹板上并通过安装孔一15与箱体5的横向侧壁连接，以实现桥梁检测装置对梁体4的全覆盖检测；

S3：设定距离测量装置20的距离阈值；

S4：启动检测车，打开梁体检测装置19，判断视野光线是否良好，判断是否需要补光；打开距离测量装置20，实时测量检测车与铁路接触网18顶面的直线距离；

S5：在检测车沿着纵桥向移动时，梁体检测装置19与距离测量装置20均全程开启，距离测量装置20实时测量检测车与铁路接触网18顶面的直线距离，当超过设定的距离阈值时，距离测量装置20即报警，同时检测车的其他检测工作均停止，并立刻启动返回程序；当超过设定的距离阈值时，检测车即正常对桥梁进行检测。

梁体检测装置19的个数n的计算公式如下：

其中，h 为摄影距离，α为视场角，d 为视场覆盖距离，h和α均为已知值，以此可求出d；

其中，L 为横桥向覆盖范围，s%为相邻图像之间的重叠度参数，L和s%均为已知值，d通过公式（1）已求出，故可通过公式（2）求出n。

当计算出来的梁体检测装置19的个数n为整数时，将n个梁体检测装置19均布在绝缘腹板上；当计算出来的梁体检测装置19的个数n不为整数时，如n=k.x时，则将k+1个梁体检测装置19均布在绝缘腹板上；具体如n=5.2时，或n=5.7时，即设置6个梁体检测装置19，以确保视场重叠覆盖范围，保证全覆盖检测。

以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明内容的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种公跨铁桥梁检测车，其特征在于，包括活动悬挂在桥梁梁体（4）底部的行走组件，所述行走组件下端固定设有车体组件，所述车体组件上设有全覆盖检测桥梁梁体（4）的梁体检测装置（19）和测量车体组件与铁路接触网（18）顶面之间距离的距离测量装置（20）；所述车体组件还包括与行走组件相连的箱体（5）和设于箱体（5）下端的底部支撑架（6），所述箱体（5）和底部支撑架（6）外侧均包覆有绝缘体。

2.根据权利要求1所述的公跨铁桥梁检测车，其特征在于，所述箱体（5）包括沿横桥向设置的横向侧壁和沿纵桥向设置的纵向侧壁，所述横向侧壁的宽度不小于桥梁梁体（4）的宽度；梁体检测装置（19）均布于横向侧壁上且可对桥梁梁体（4）进行全覆盖检测。

3.根据权利要求2所述的公跨铁桥梁检测车，其特征在于，所述横向侧壁上包覆的绝缘体为绝缘腹板，所述横向侧壁和绝缘腹板上匹配设有从下至上朝向桥梁梁体（4）倾斜的安装孔一（15），所述安装孔一（15）的轴向中心线L1与沿纵桥向的水平线L2之间的夹角β为：20°≤β≤80°；梁体检测装置（19）通过安装孔一（15）安装在绝缘腹板上。

4.根据权利要求3所述的公跨铁桥梁检测车，其特征在于，所述绝缘腹板上设有与安装孔一（15）匹配的斜凸台（16），所述安装孔一（15）延伸至斜凸台（16）内，梁体检测装置（19）通过安装孔一（15）安装在斜凸台（16）上。

5.根据权利要求4所述的公跨铁桥梁检测车，其特征在于，所述底部支撑架（6）在横桥向上的长度与箱体（5）在横桥向的长度匹配设置，底部支撑架（6）在纵桥向的宽度大于箱体（5）在纵桥向的宽度；所述底部支撑架（6）上包覆的绝缘体包括绝缘顶板（11）、绝缘底板（12）和绝缘侧板（13），所述绝缘顶板（11）包覆在底部支撑架（6）的上端面上且连接于绝缘腹板在纵桥向的两侧，所述绝缘底板（12）包覆在底部支撑架（6）的下端面上，所述绝缘侧板（13）包覆在底部支撑架（6）在纵桥向的侧端面外侧并与绝缘顶板（11）和绝缘底板（12）相连。

6.根据权利要求5所述的公跨铁桥梁检测车，其特征在于，所述绝缘顶板（11）朝向远离箱体（5）的一侧向下倾斜设置；绝缘侧板（13）与底部支撑架（6）在纵桥向的侧端面之间设有贯穿于绝缘顶板（11）和绝缘底板（12）的排水孔（14）。

7.根据权利要求6所述的公跨铁桥梁检测车，其特征在于，所述绝缘底板（12）和底部支撑架（6）上匹配沿垂向设有安装孔二，距离测量装置（20）通过安装孔二安装在绝缘底板（12）上。

8.一种公跨铁桥梁检测车的检测方法，通过权利要求1-7中的检测车对桥梁进行检测，其特征在于，包括如下步骤：

S1：根据横桥向覆盖范围参数L、视场覆盖距离参数d 及重叠度参数s%计算出所需梁体检测装置（19）的个数n；

S2：将n个梁体检测装置（19）均布在绝缘腹板上并通过安装孔一（15）与箱体（5）的横向侧壁连接，以实现桥梁检测装置对梁体（4）的全覆盖检测；

S3：设定距离测量装置（20）的距离阈值；

S4：启动检测车，打开梁体检测装置（19），判断视野光线是否良好，判断是否需要补光；打开距离测量装置（20），实时测量检测车与铁路接触网（18）顶面的直线距离；

S5：在检测车沿着纵桥向移动时，梁体检测装置（19）与距离测量装置（20）均全程开启，距离测量装置（20）实时测量检测车与铁路接触网（18）顶面的直线距离，当超过设定的距离阈值时，距离测量装置（20）即报警，同时检测车的其他检测工作均停止，并立刻启动返回程序；当超过设定的距离阈值时，检测车即正常对桥梁进行检测。

9.根据权利要求8所述的公跨铁桥梁检测车的检测方法，其特征在于，所述梁体检测装置（19）的个数n的计算公式如下：

其中，h 为摄影距离，α为视场角，d 为视场覆盖距离，h和α均为已知值，以此可求出d；

其中，L 为横桥向覆盖范围，s%为相邻图像之间的重叠度参数，L和s%均为已知值，d通过公式（1）已求出，故可通过公式（2）求出n。

10.根据权利要求9所述的公跨铁桥梁检测车的检测方法，其特征在于，当计算出来的梁体检测装置（19）的个数n为整数时，将n个梁体检测装置（19）均布在绝缘腹板上；当计算出来的梁体检测装置（19）的个数n不为整数时，如n=k.x时，则将k+1个梁体检测装置（19）均布在绝缘腹板上。

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