CN200971459Y - 新型轨道检查仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种用于测量轨道静态几何参数的新型轨道检查仪，包括设置有两个轮组装置的纵梁和设置有一个轮组装置的横梁构成的仪器架，设置在仪器架上用于检测铁路轨道参数的传感器和推动检查仪沿轨道行走的推行架，对传感器检测到的数据进行处理的数据采集处理装置，轨道方向和高低参数用两个陀螺仪进行检测，数据采集处理装置为双CPU处理模式。本实用新型测量轨道方向和高低参数基本不受钢轨肥边、侧磨和不规则的凸起或凹陷等因素影响，数据测量准确性高，且数据采集速度快数量大，对采集到的数据能及时地进行分析与报警，用于现场指导维修、复核和验收作业。

Description

新型轨道检查仪

技术领域

本实用新型涉及一种铁路轨道静态几何参数检测分析仪器，具体的说，涉及一种用于检测铁路轨道的里程、轨距、水平及超高、高低、方向(轨向和正矢)及分析三角坑，为铁路工务及相关部门提供维修和管理依据的一种轨道检查仪。

背景技术

列车高速行驶中，轨道微小的不平顺都会引起轮轨的强烈振动冲击，对轨道和列车形成巨大的破坏作用，轻则缩短轮轨的寿命，对乘坐人员引起不舒适感，重则引发安全事故。因而需要对轨道的静态几何参数进行检测，以便养修维护。轨道静态几何参数传统的测量方法：轨距、水平采用道尺测量，方向、高低采用拉弦方法测量，传统的测量方法费时，测量人员劳动强度大，无法准确、快速测量和评价轨道的静态几何参数。近几年来，人们研制开发出了一种手推车式轨道静态几何参数检测仪，已申请了多项中国专利，它们的结构基本相同，主要包括由设置有两个轮组装置的纵梁和设置有一个轮组装置的横梁构成的仪器架，设置在仪器架上用于检测铁路轨道里程、轨距、水平及超高、高低、方向(轨向和正矢)的传感器和推动检查仪沿轨道行走的推行机构，对传感器检测到的数据进行处理的以CPU为核心的数据采集处理装置，各种轨道参数采集传感器，均采用与钢轨直接接触的方式采集被测量对象的相关参数，数据采集处理装置的核心CPU采用8位或16位采集数据芯片处理被采集的数据。这些已有专利的手推车式轨道静态几何参数检测仪，较之传统的轨道静态几何参数测量方法，测量效率高，测量人员劳动强度低，可对轨道静态几何参数进行连续快速检测，大大提升了轨道检测技术，为轨道的维护作出了贡献。但现有技术的轨道静态几何参数检测仪在实际的使用中仍存在一些不足的地方。其一，轨道都不同程度地存在肥边、侧磨和不规则的凸起或凹陷，而在测量轨道方向和高低的原理上，均采用与钢轨直接接触的方式来测量，其测量结果受到钢轨肥边、侧磨和不规则的凸起或凹陷的影响，导致所测量的方向与高低数据不准确，不能正确反映轨道的实际状态。如何克服钢轨肥边、侧磨和不规则的凸起或凹陷等因素导致轨道方向与高低数据测量不准确，在本实用新型完成之前一直是本领域渴望解决的技术难题。其二，现有技术轨道参数检测仪的数据采集处理装置的核心CPU，采用单一的8位或16位采集数据芯片系统结构处理被采集的数据，由于数据处理系统结构固有的缺陷，既不能大量快速地采集数据，也不能对采集到的数据进行及时地分析与报警，使得在现场采集的数据不能够及时用于现场指导维修、复核和验收作业。此外，推行架由于其结构设计不够合理，使用与运输都不够方便。

实用新型内容

针对现有技术的轨道检查仪存在的上述缺陷，本实用新型的目的旨在提供一种可以分别单独解决，或同时一并解决，或部分解决以下技术问题的新型轨道检查仪。

本实用新型所要解决的第一个技术问题是通过改变测量轨道方向与高低参数的原理，消除钢轨肥边、侧磨和不规则的凸起或凹陷等因素对轨道方向与高低参数测量的影响，提高轨道方向与高低参数的测量准确性。

本实用新型所要解决的第二个技术问题是通过改进数据采集处理装置的采集数据芯片系统结构，提高数据的采集速度和采集量，对采集到的数据进行及时地分析与报警，使现场采集到的数据能够及时用于现场指导维修、复核和验收作业。

本实用新型所要解决的第三个技术问题是改进轨道检查仪的推行架结构，进一步提高轨道检查仪现场使用的方便性及拆装、运输和搬运的方便性。

本实用新型是在现有技术轨道检查仪的基础上经改进而完成的。现有技术的轨道检查仪的技术方案为：轨道检查仪包括，由至少设置有两个轮组装置的纵梁和至少设置有一个轮组装置的横梁构成的仪器架，设置在仪器架上用于检测铁路轨道的里程、轨距、水平及超高、高低、方向(轨向和正矢)等参数的传感器和推动检查仪沿轨道行走的推行架，对传感器检测到的数据进行处理的数据采集处理装置。在现有技术轨道检查仪技术方案的基础上，用两个陀螺仪分别代替与钢轨直接接触采集信号的对应传感器来检测轨道方向(轨向和正矢)和高低参数，可构成本实用新型用于解决上述第一个技术问题的轨道检查仪的技术方案。在本实用新型解决第一个技术问题的技术方案中，所说的用于检测轨道方向的陀螺仪，其检测面平行于轨道面地设置在仪器架上，所说的用于检测轨道高低的陀螺仪，其检测面垂直于轨道面地设置在仪器架上。两个陀螺仪均可一并设置在纵梁上或横梁上靠近纵梁的一端，也可采取将其中的一个设置在纵梁上，另一个设置在与纵梁相连接的横梁上。最好是两个陀螺仪一并设置在纵梁的中部，且将用于检测高低的陀螺仪位于用于检测方向的陀螺仪的上方，两个陀螺仪的检测面相互垂直。所说的陀螺仪可以是机械陀螺仪，也可以是光纤陀螺仪，优先选用光纤陀螺仪。

解决本实用新型提出的第二个技术问题的技术措施，是将作为数据采集处理装置核心部件的单片机设计成双CPU的工作模式，并采用32位芯片的嵌入式系统。在现有技术轨道检查仪技术方案的基础上，只采取本实用新型提出的解决第二个技术问题的技术措施而得到的技术方案，只能解决本实用新型提出要解决的第二个技术问题。如果在本实用新型解决第一个技术问题的方案基础上，再进一步采取解决第二个技术问题的技术措施所得到的技术方案，则可同时解决本实用新型提出要解决的第一个技术问题和第二个技术问题。

解决本实用新型提出的第三个技术问题的技术措施，是将推动检查仪沿轨道行走的推行架设计成，包括一个可在水平面内转动的水平转动机构，一个与水平转动机构相接的可在垂直面内转动的垂直转动机构，和与垂直转动机构固定联接的手推杆，所说的水平转动机构和垂直转动机构分别设置有定位锁紧机构，所说的手推杆的主杆为伸缩杆，推行架可拆装地安装在横梁上。所说的水平转动机构最好是可在水平面内360度转动，垂直转动机构最好是可在垂直面内180度转动。所说的水平转动机构的锁紧结构最好设计成由弹簧、契块和水平转动机构的动盘与静盘上的契槽构成，弹簧与契块作用联接，契块与动盘和静盘上的契形槽匹配。所说的垂直转动机构的锁紧结构为棘轮销轴式锁紧结构。解决第三个技术问题的技术措施，同样可以只在现有技术轨道检查仪技术方案的基础上采取，也可以与本实用新型提出的解决第一个技术问题和第二个技术问题的相应技术措施一并采取，还可以与解决第一个技术问题的技术措施和解决第二个技术问题的技术措施中的一个技术措施一并采取，以解决本实用新型所要解决的技术问题。

轨道检查仪的数据采集处理装置包括单片机控制器和数据后处理软件。单片机控制器是以单片机为核心的数据采集处理装置，各传感器经滤波器、放大器与单片机相连。在本实用新型中，数据采集由里程传感器的输出信号触发，以保证采样间隔的精度，各传感器采集到的信号通过信号调理电路，即滤波、放大后，经A/D转换，变为数字信号，由单片机推算各参数的值，将结果存储并送入液晶显示屏显示，并可同时写入U盘中。数据后处理软件采用VC语言(基于Windows环境下)编程，经U盘导出单片机内存的采集存储数据，在电脑上实现数据的波形图绘制、报表生成等。

本实用新型的数据采集处理装置具有以下几大功能模块：

1、系统服务

系统服务有状态监测、记录资料、系统设置几项功能。具体功能为：

a、状态监测可以监测仪器的各传感器及电源工作状况。

b、记录资料可以查询和导出数据。

c、系统设置主要包括传感器标定、资料设置、日期和时间设定、设置标准、格式化存储器、系统设置查看等功能。传感器标定可以标定传感器零点；资料设置导入铁路局名称、工务段名称、工区名称、线路名信息和员工信息；日期和时间设定可以设置当前日期和时间；在设置标准功能下可以设置轨距、水平的极限值及每米采集数据的点数；格式化存储器可以删除内存中的记录；系统设置查看界面下可以查看包含铁路局名称、工务段名称、工区名称、设定的线路数量、检测人员数、各传感器零点值和范围值、内存中数据记录数和测量里程累计在内等信息。

2、轨道检测

进入轨道检测界面，可以选择事先设置的用户信息和输入线路里程及方向，进入自动运行状态，自动进行里程、轨距、水平、方向和高低的测量、计算、显示和存储。采取等间距采样方式，每米1-8个点可供选择。此外可以记录线路标记，记录可以根据里程的变化向前或向后滚动。

进入自动运行状态，各参数的测量具有温度补尝、超限实时声响报警、超限现场记录、运行总里程累计功能。配备32位嵌入式操作系统，真彩色显示面板，可在显示面板上直接读取轨距、水平、高低及轨向(10米弦)和正矢(20米弦)数据。可以输入曲线要素，判别线路失格处所。采用数据存储于内存或U盘。

3、关机

即退出状态。

数据后处理软件采用ACCESS和ORACLE数据库，并可以自由切换。实现数据的传递、查询、浏览、历史数据的对比分析处理和数据共享。

数据后处理输出的报表包括，超临修报告、综合维修报表、作业维修报表、线路检查数据表、曲线综合报表及数据图形。文件命名包含时间、线名、上下行等信息，保存的格式为文本文件，每条记录包括10个字段，各个字段以逗号“，”隔开，无该项检测功能时数据一律用整数零“0”代替。

本实用新型揭示的轨道检查仪与现有技术的轨道检查仪相比具有下述积极效果。

在已公开的专利轨道静态几何参数检测仪中，其测量原理和数学模型推算都大同小异。在测量方向(轨向和正矢)和高低参数的原理上，均采用与钢轨直接接触的方式来测量，该测量方法的测量精度，受钢轨肥边、侧磨和不规则的凸起或凹陷等因素的影响，导致测量到的数据不够准确。为了克服现有技术轨道检查仪的这一缺陷，本实用新型采用了以陀螺仪分别测量检查仪在轨道上行走时在水平和垂直面内的角度变化来测量轨道的方向与高低，采用非接触式测量原理来测量轨道方向与高低参数，因此，采用本实用新型测量轨道方向与高低参数，基本不受钢轨肥边、侧磨和不规则的凸起或凹陷等因素的影响，并且在数据采集处理装置中使用了新的数学模型，测量的方向和高低参数准确，解决了本领域渴望解决的这一技术难题。

此外，在已公开的专利轨道静态几何参数检测仪数据采集处理装置的核心部件单片机CPU，采用的是8位或16位采集数据芯片系统结构处理被采集的数据，由于其数据处理系统固有的缺陷，导致既不能大量的采集数据与及时处理，更不能够将采集到的数据及时用于现场指导维修作业、复核和验收。本实用新型的数据采集处理装置系统采用双CPU的工作模式，并采用32位芯片的嵌入式结构，完全解决了现有技术的轨道检查仪存在的这一缺陷，不仅能大量快速地采集数据，对采集到的数据进行及时地分析与报警，且还能将现场采集到的数据及时用于现场指导轨道的维修、复核和验收作业，提高了轨道检查仪的实用性。

本实用新型设计的推动检查仪沿轨道行走的推行架，安装于横梁上靠纵梁的一端，通过其水平转动机构和垂直转动机构及定位结构，可将其平行置于横梁上方并紧贴横梁表面，或将其置于作业推行位置，并可根据操作者需要调节高度和角度，具有可拆卸、可折叠、可升降、可360度旋转的特点，使用与运输都十分方便。

本实用新型配以纵梁横梁快速联接装置(申请人另案申请)，现场测量作业时，检测仪的纵梁与横梁的联接装配与拆卸十分快捷方便，特别适合检查仪在有限的时间内完成拆装的需要。本实用新型具有很高的实用性。

附图说明

图1-1和图1-2为本实用新型的整体结构示意图。图1-1为主视图，图1-2为俯视图。

图2-1和图2-2为本实用新型的纵梁示意图。图2-1为主视图，图2-2为俯视图。

图3-1和图3-2为本实用新型的横梁示意图。图3-1为主视图，图3-2为俯视图。

图4为本实用新型的推行架结构示意图。

图5为本实用新型的数据采集处理装置的数据信息传递框图。

上述各附图的图示标号为：1纵梁；2横梁；3推行架；4操作面板；5轮组装置；6信号调理及数据采集处理系统；7、8定位孔；9辅电源板；10里程传感器；11纵梁提手；12方向陀螺仪与高低陀螺仪；13联接横梁的联结座；14主电源板；15水平传感器；16直线位移传感器；17电源；18弹簧；19滑轨；20、21横梁与纵梁联接定位销；22棘轮扳手；23横梁提手；24菱形地板；25定位销；26铰轴；27铰轴座；28锁紧销；29伸缩杆座；30伸缩杆锁紧装置；31可相对菱形板转动部分；32可相对销轴26转动部分；33可相对伸缩杆座29伸缩部分。

具体实施方式

实施例1

轨道检查仪主要包括仪器架、数据采集传感器和数据采集处理装置几大部分，数据采集传感器与数据采集处理装置电信号连接。其中仪器架及部分部件结构如附图1-1至附图4所示，数据采集传感器及数据采集处理装置的数据信息传递交换如附图5所示。纵梁和横梁均由高强度型材(如U字型、O字型等型材)构成，两者通过快速拆装机构完成装御，纵梁和横梁装配后构成仪器架的主体，主体呈“T”字形。横梁的一端和纵梁的两端各安装有一副包括行走轮、测量轮和导向轮的轮组装置5，每一副轮组装置的测量轮和导向轮都考虑有绝缘防护。横梁的轮组装置安装于横梁的精密滑轨19上，内侧安装有弹簧18，弹簧18使纵、横梁的轮组装置5的测量轮紧贴于钢轨侧面，而行走轮靠检查仪的重量作用紧贴钢轨上表面。纵梁的两副轮组装置固定安装在纵梁上，其中一副上安装有里程传感器10。横梁腹腔内部安装有主电源板14、测量两轨水平参数的水平传感器15、测量轨距的直线位移传感器(轨距传感器)16。横梁外壳上面安装有电源17，侧面有提手23。轨道检查仪运行时，可由测量方向的光纤陀螺仪12测量出的矢距和轨距传感器16的测量值计算出轨距的精确值；可由水平测量传感器15通过测量倾角推算出水平超高值。纵梁腹腔内部安装有分别用于测量轨道方向和高低的两个光纤陀螺仪12，两个陀螺仪其检测面相互垂直地安装于纵梁的中部，辅电源板9和信号调理及数据采集处理系统6，信号调理及数据采集处理系统6靠近陀螺仪。推行架3通过其菱形底板24固定于横梁2的壳体上。推行架由一个可在水平面内360度转动的水平转动机构，一个与水平转动机构相接的可在垂直面内180度转动的垂直转动机构，和与垂直转动机构固定联接的手推杆组成，手推杆由伸缩杆座29、伸缩杆和锁紧装置30构成，伸缩杆上端设计有两个把手。如附图4所示，虚线框31部分可以相对于菱形底板24在水平面内作360°旋转，以定位销25定位；虚线框32部分以销轴26为中心可在竖直平面内旋转，以锁紧销28锁紧；虚线框33部分可以相对于伸缩杆座29伸缩，以锁紧装置30锁紧。推行架通过螺纹副安装在横梁上。推行架可与横梁平行地置于横梁的上方并紧贴横梁表面，或将其置于作业推行位置，并可根据操作者需要调节手推杆高度和角度，控制面板安装在推杆上。

数据采集处理装置包括单片机控制器和数据后处理软件。单片机控制器是以单片机为核心的自动信号采集及数据采集处理装置，单片机采用51系列和32位芯片组合嵌入结构，各传感器经滤波器、放大器与单片机相连。轨检仪工作时，里程、轨距、水平、高低及方向传感器的信号通过滤波和放大后进入单片机处理，经A/D转换和推算后，将各参数值在液晶显示屏上显示，并存储入FLASH存储器中。数据处理软件采用VC语言(基于Windows环境下)编程，经U盘导出单片机内存在采集存储数据，在电脑上实现数据的波形图绘制、报表生成等。

实施例2

本实施例的轨道检查仪与现有技术的轨道检查仪相比，仅对现有技术轨道检查仪检测轨道方向和高低进行了改进，即本实施例分别用光纤陀螺仪代替与钢轨直接接触方式采集信号的传感器来检测轨道方向和高低，其他部分没有进行改进，与现有技术的轨道检查仪相同。

实施例3

本实施例的轨道检查仪与现有技术的轨道检查仪相比，仅对现有技术轨道检查仪的数据采集处理装置进行了改进，即本实施例的数据处理装置的核心部件单片机采用51系列和32位芯片相结合的嵌入结构，对采集到的数据进行处理，其他部分没有进行改进，与现有技术的轨道检查仪基本相同。

Claims (10)

1、一种新型轨道检查议，其特征在于包括设置有至少两个轮组装置的纵梁和设置有至少一个轮组装置的横梁构成的仪器架，设置在仪器架上用于检测铁路轨道里程、轨距、水平及超高、高低、方向的传感器和推动检查仪沿轨道行走的推行架，对传感器检测到的数据进行处理的数据采集处理装置，检测轨道方向和高低的所述传感器均为陀螺仪。

2、根据权利要求1所述的新型轨道检查仪，其特征在于所说的用于测量轨道方向的陀螺仪以检测面平行于轨道面地设置在仪器架上，用于测量轨道高低的陀螺仪以检测面垂直于轨道面地设置在仪器架上。

3、根据权利要求2所述的新型轨道检查仪，其特征在于所说的用于测量轨道方向和高低的陀螺仪均设置在纵梁上或横梁上靠近纵梁的一端。

4、根据权利要求3所述的新型轨道检查仪，其特征在于所说的用于测量轨道方向和高低的陀螺仪均设置在纵梁的中部。

5、根据权利要求4所述的新型轨道检查仪，其特征在于设置在纵梁中部的用于测量方向和高低的陀螺仪是以检测面相互垂地安置在一起，测量高低的陀螺仪位于测量方向的陀螺仪上方。

6、根据权利要求1所述的新型轨道检查仪，其特征在于所说的推动检查仪沿轨道行走的推行架，包括一个可在水平面内转动的水平转动机构，一个与水平转动机构相接的可在垂直面内转动的垂直转动机构和与垂直转动机构固定联接的手推杆，所说的水平转动机构和垂直转动机构分别设置有定位锁紧结构，所说的手推杆的主杆为伸缩杆，推行架可拆装地安装在横梁上。

7、根据权利要求6所述的新型轨道检查仪，其特征在于所说的水平转动机构可在水平面内360度转动，垂直转动机构可在垂直面内180度转动。

8、根据权利要求6所述的新型轨道检查仪，其特征在于所说的水平转动机构的锁紧结构由弹簧、契块和动盘与静盘上设计的契槽构成，弹簧与契块作用联接，契块与动盘和静盘上的契槽匹配。

9、根据权利要求6所述的新型轨道检查仪，其特征在于所说的垂直转动机构的锁紧结构为棘轮锁紧机构。

10、根据权利要求1至9中任一项权利要求所述的新型轨道检查仪，其特征在于所说的数据采集处理装置的数据处理系统采用双CPU的工作模式。

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