CN115447624A - 一种单轨铁路巡检车 - Google Patents

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CN115447624A CN202211228843.8A CN202211228843A CN115447624A CN 115447624 A CN115447624 A CN 115447624A CN 202211228843 A CN202211228843 A CN 202211228843A CN 115447624 A CN115447624 A CN 115447624A
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谢银辉
李俊
刘佳俊
黄伟龙
杨进兴
王素梅
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Abstract

本发明涉及一种铁轨检测设备，尤其是一种单轨铁路巡检车，包括车架，所述车架的下侧设置有行走轮，所述车架宽度方向的两侧分别固定连接有风力平衡装置，所述风力平衡装置包括与所述车架固定连接的平衡支架、固定连接在所述平衡支架上的涵道罩、位于所述涵道罩内的叶轮以及用于驱动所述叶轮转动的风机，所述涵道罩的轴线竖直布置，所述风机固定连接在所述涵道罩或所述平衡支架上。通过在车架宽度方向的两侧分别设置风力平衡装置，利用叶轮向下吹风产生的推力使得车架保持平衡，可根据实际车况控制车架两侧风力平衡装置产生不同的推力，有效避免高速过弯时车架倾斜，进而使得铁路巡检车可以实现高速稳定行走，检测效率相对较高。

Description

一种单轨铁路巡检车
技术领域
本发明涉及一种铁轨检测设备，尤其是一种单轨铁路巡检车。
背景技术
铁路巡检车是一种用于检测铁轨状态的设备，传统的铁路巡检车通常采用人力推动，检测效率相对较低。为了提升检测效率，越来越多的铁路巡检车上设置有行走动力装置，但是，这类带有行走动力装置的铁路巡检车的行走速度普遍偏低，检测效率仍然相对较低，这是因为高速行走时，铁路巡检车的车身容易偏摆，特别是在转弯时车身会产生较大的倾斜，影响检测的准确性，严重时设置可能导致侧翻。
申请公布号为CN114104109A的中国发明专利申请公开了一种自平衡式超声波铁路钢轨检测小车，所述检测小车平衡水箱的底部安装两个滑块，分别与所述两条导轨上表面滑动接触。陀螺仪角度传感器用于实时检测所述检测小车左右侧倾的方向和幅度，并发送给所述水箱电动推杆作信息，平衡水箱在平衡水箱电动推杆的推动之下，使所述平衡水箱沿导轨向倾斜方向反向移动，调整所述检测小车整体的重心，从而达到平衡所述检测小车的目的。该检测小车所设置的平衡水箱虽然在一定程度上有助于降低车身的偏摆，但是会极大的增加了车身的重量，在高速过弯时会产生更容易出现侧翻，且水在平衡水箱内的波动(转弯或速度变化时可能导致平衡水箱内的水波动)也会容易影响检测小车的车身稳定性，因此该检测小车仍然无法实现高速行走，检测效率相对较低。
有鉴于此，本申请对铁路巡检车的结构进行了深入的研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测效率相对较高的单轨铁路巡检车。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种单轨铁路巡检车，包括车架，所述车架的下侧设置有用于与铁轨的上端面配合的行走轮，所述车架宽度方向的两侧分别固定连接有风力平衡装置，所述风力平衡装置包括与所述车架固定连接的平衡支架、固定连接在所述平衡支架上的涵道罩、位于所述涵道罩内的叶轮以及用于驱动所述叶轮转动的风机，所述涵道罩的轴线竖直布置，所述风机固定连接在所述涵道罩或所述平衡支架上。
作为本发明的一种改进，所述行走轮有两个，两个所述行走轮沿所述车架的长度方向依次布置，其中一个所述行走轮上连接有驱动电机。
作为本发明的一种改进，所述车架宽度方向的两侧都设置有两个所述风力平衡装置，位于所述车架同一侧的两个所述风力平衡装置沿所述车架的长度方向依次布置。
作为本发明的一种改进，所述车架的下侧还设置有至少一组夹轨组件，所述夹轨组件包括两个以所述行走轮所在的竖直平面为中心对称布置的侧支装置，所述侧支装置包括固定连接在所述车架上的支撑架、两个分别固定连接在所述支撑架上且相互平行布置的电缸以及分别转动连接在各所述电缸的伸缩杆上的辅助轮，同一所述夹轨组件中，两个所述侧支装置上的所述辅助轮相向布置。
作为本发明的一种改进，所述辅助轮为橡胶轮。
作为本发明的一种改进，所述车架的前端固定连接有清障件或清障装置。
作为本发明的一种改进，所述车架上设置有与所述风机通讯连接的控制模块和与所述控制模块电连接的电源，所述车架的前端设置有与所述控制模块通讯连接的检测相机。
作为本发明的一种改进，所述车架的侧面设置有与所述控制模块通讯连接的网口插座、USB插座、急停按钮和/或控制开关。
作为本发明的一种改进，所述车架上还设置有与所述控制模块通讯连接的导航传感器、风速计和/或惯性传感器。
作为本发明的一种改进，所述车架上还固定连接有外罩。
采用上述方案，本发明具有以下有益效果：
1、通过在车架宽度方向的两侧分别设置风力平衡装置，利用叶轮向下吹风产生的推力使得车架保持平衡，可根据实际车况控制车架两侧风力平衡装置产生不同的推力，有效避免高速过弯时车架倾斜，进而使得铁路巡检车可以实现高速稳定行走，检测效率相对较高。
2、通过设置夹轨组件，有助于进一步提高车架高速行走时的稳定性。
附图说明
图1为本发明单轨铁路巡检车的结构示意图；
图2为本发明单轨铁路巡检车另一视角的结构示意图；
图3为本发明单轨铁路巡检车省略外罩等部分零部件后的结构示意图；
图4为本发明单轨铁路巡检车的控制原理示意图。
图中标示对应如下：
10-车架； 11-行走轮；
12-驱动电机； 13-清障件；
14-控制模块； 15-电源；
16-检测相机； 17-网口插座；
18-USB插座； 19-急停按钮；
20-铁轨； 30-风力平衡装置；
31-平衡支架； 32-涵道罩；
33-叶轮； 34-风机；
40-夹轨组件； 41-支撑架；
42-电缸； 43-辅助轮；
50-控制开关； 51--外罩；
60-风速计。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
如图1-图3所示，本实施例提供一种单轨铁路巡检车，包括方形箱体状的车架10，该车架10的下侧设置有用于与铁轨20(铁轨20并不属于本实施例中的单轨铁路巡检车的一部分)的上端面配合的行走轮11，其中行走轮11为常规的铁路列车所采用的轨道轮。以单轨铁路巡检车在直线式铁轨上行走时的行走方向为单轨铁路巡检车的前端，相对应的另一端为其后端，以单轨铁路巡检车在直线式铁轨上行走时，直线式铁轨的长度方向为单轨铁路巡检车的长度方向，直线式铁轨的宽度方向为单轨铁路巡检车的宽度方向，单轨铁路巡检车中各零部件的前后方向、长度方向和宽度方向都与单轨铁路巡检车相同。
优选的，在本实施例中，行走轮11有两个，两个行走轮11沿车架10的长度方向依次布置，这样可以获得更好的稳定性，其中一个行走轮11上连接有驱动电机12，以便利用驱动电机12驱动单轨铁路巡检车行走，驱动电机12的输出轴上安装有电机编码器，以便获取驱动电机12的转速和加速度。
车架10宽度方向的两侧分别固定连接有风力平衡装置30，具体的，车架10宽度方向的两侧都设置有两个风力平衡装置30，位于车架10同一侧的两个风力平衡装置30沿车架10的长度方向依次布置，且位于车架10两侧的各风力平衡装置30对称布置。以其中一个风力平衡装置30为例，风力平衡装置30包括与车架10固定连接的平衡支架31、固定连接在平衡支架31上的涵道罩32、位于涵道罩32内的叶轮33以及用于驱动叶轮33转动的风机34(即电机或马达)，其中，涵道罩32的轴线竖直布置，其上下两侧都具有开口，叶轮33为出风方向朝下的叶轮，可直接从市场上购买获得，风机34固定连接在涵道罩32或平衡支架31上，且位于叶轮33正下方，当然，风机34的输出轴需要与叶轮连接。使用时，当单轨铁路巡检车出现偏转时，可利用对应的风机34带动叶轮33转动，从而产生向下的推力，抵消偏转力，保证车架10的平稳性。
车架10的下侧还设置有至少一组夹轨组件40，在本实施例中以夹轨组件40只有一组为例进行说明。夹轨组件40包括两个以行走轮11所在的竖直平面为中心对称布置的侧支装置，每个侧支装置都包括固定连接在车架10上的支撑架41、两个分别固定连接在支撑架41上且相互平行布置的电缸42以及分别转动连接在各电缸42的伸缩杆上的辅助轮43，其中，辅助轮43最好为橡胶轮。同一夹轨组件40中，两个侧支装置上的辅助轮43相向布置，以便使用时辅助轮43可以抵顶在铁轨20上，这样可以利用两个侧支装置的辅助轮43夹紧铁轨20，且其夹持力可以通过电缸42进行控制，保证行走稳定性，同时具有一定的缓冲紧压作用。
车架10的前端固定连接有清障件13或清障装置，在本实施例中采用的是清障件13，该清障件13是由若干铁板焊接而成的三棱柱框架，当单轨铁路巡检车处于行驶状态时，三棱柱框架的其中一条棱处于铁轨20横向表面中心垂直线上方，当其碰触到位于铁轨20上的微小障碍物时，铁轨20上的微小障碍物会沿着三棱柱框架两侧面滑落，从而实现清障。
车架10上设置有分别与驱动电机12和各风机34通讯连接的控制模块14、与控制模块14电连接的电源15(如蓄电池等)以及与控制模块14通讯连接的导航传感器、风速计60和/或惯性传感器，在本实施例中设置有导航传感器、风速计60和惯性传感器，其中控制模块14内置有滤波器和滑模控制器，滤波器和滑模控制器为常规的电子器件，可从市场上直接购买获得，再将两者连接在常规的控制器(同样可以从市场上直接购买获得)上，以此获得本实施例中的控制模块14，具体的连接方式也是常规的，并非本实施例的重点，此处不再详述。
风速计60有两个，两个风速计60以行走轮11所在的竖直平面为中心对称布置，且位于夹轨组件40的前方。当然，驱动电机12和各风机34也与电源15电连接。导航传感器和惯性传感器主要用于与风力平衡装置30配合，以便控制模块根据导航传感器和/或惯性传感器的检测结果判断是否启动风力平衡装置30、启动哪几个风力平衡装置30以及需要多大的推力等等，具体的，参考图4所示，本实施提供的单轨铁路巡检车在正常行驶过程中，受外部风力等因素的干扰，会产生相对铁轨20的单侧倾斜，此时惯性传感器将车架10产生的位姿、速度和振动变化量，以及风速计60经滤波器测算出的风速和风向数据输入滑模控制器，测算出调整位姿的风机34转速并作用到倾斜一侧的两个风机34处，风机34产生的气流产生推力实现倾斜一侧回正动作。
仍如图1-图3所示，车架10的前端设置有与控制模块14通讯连接的检测相机16，检测相机16位于清障件13上，用于通过拍照的方式检测铁轨20的状态，单轨铁路巡检车在高速运动状态下，利用高分辨率的检测相机16实时采集、存储轨道图像，以便后续通过预处理、分割定位、特征描述、数据降维及模式分类等方法实现了对铁路轨道缺陷的检测。
车架20的侧面设置有与控制模块14通讯连接的网口插座17、USB插座18、急停按钮19和控制开关50，当然，也可以仅设置网口插座17、USB插座18、急停按钮19和控制开关50中的部分元件，这些元件的设置主要是为了拓展单轨铁路巡检车的功能。
此外，车架10上还固定连接有外罩51，这样可以避免或减缓灰尘、水等环境因素对设置在车架10上的零部件造成影响。
本实施例提供的单轨铁路巡检车，可实现高速行驶，其运行速度可达30km/h，具有速度快、可靠性强、行驶平稳、智能化等特点，从而减少时间成本，提高巡检效率。
上面结合附图对本发明做了详细的说明，但是本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本发明做出各种变化和应用，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种单轨铁路巡检车，包括车架，其特征在于，所述车架的下侧设置有用于与铁轨的上端面配合的行走轮，所述车架宽度方向的两侧分别固定连接有风力平衡装置，所述风力平衡装置包括与所述车架固定连接的平衡支架、固定连接在所述平衡支架上的涵道罩、位于所述涵道罩内的叶轮以及用于驱动所述叶轮转动的风机，所述涵道罩的轴线竖直布置，所述风机固定连接在所述涵道罩或所述平衡支架上。
2.如权利要求1所述的单轨铁路巡检车，其特征在于，所述行走轮有两个，两个所述行走轮沿所述车架的长度方向依次布置，其中一个所述行走轮上连接有驱动电机。
3.如权利要求1所述的单轨铁路巡检车，其特征在于，所述车架宽度方向的两侧都设置有两个所述风力平衡装置，位于所述车架同一侧的两个所述风力平衡装置沿所述车架的长度方向依次布置。
4.如权利要求1所述的单轨铁路巡检车，其特征在于，所述车架的下侧还设置有至少一组夹轨组件，所述夹轨组件包括两个以所述行走轮所在的竖直平面为中心对称布置的侧支装置，所述侧支装置包括固定连接在所述车架上的支撑架、两个分别固定连接在所述支撑架上且相互平行布置的电缸以及分别转动连接在各所述电缸的伸缩杆上的辅助轮，同一所述夹轨组件中，两个所述侧支装置上的所述辅助轮相向布置。
5.如权利要求4所述的单轨铁路巡检车，其特征在于，所述辅助轮为橡胶轮。
6.如权利要求1所述的单轨铁路巡检车，其特征在于，所述车架的前端固定连接有清障件或清障装置。
7.如权利要求1-6中任一权利要求所述的单轨铁路巡检车，其特征在于，所述车架上设置有与所述风机通讯连接的控制模块和与所述控制模块电连接的电源，所述车架的前端设置有与所述控制模块通讯连接的检测相机。
8.如权利要求7所述的单轨铁路巡检车，其特征在于，所述车架的侧面设置有与所述控制模块通讯连接的网口插座、USB插座、急停按钮和/或控制开关。
9.如权利要求7所述的单轨铁路巡检车，其特征在于，所述车架上还设置有与所述控制模块通讯连接的导航传感器、风速计和/或惯性传感器。
10.如权利要求1-6中任一权利要求所述的单轨铁路巡检车，其特征在于，所述车架上还固定连接有外罩。
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