CN201746752U

CN201746752U - 轨道检测装置

Info

Publication number: CN201746752U
Application number: CN2010205110537U
Authority: CN
Inventors: 陈唐龙
Original assignee: CHENGDU GT-JG SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHENGDU GT-JG SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2020-08-31

Abstract

本实用新型公开了一种轨道检测装置。该轨道检测装置包括安装在机车上的传感器，所述传感器通过模拟信号处理装置与计算主机相连，计算主机与编辑主机相连。本实用新型是检查线路病害、指导线路维修、保障行车安全的大型动态检测设备，为地铁线路建设、运营期间线路验收、维护、保养提供依据，也是轨道现代化科学管理的重要手段。

Description

轨道检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种轨道检测装置。

背景技术

目前我国铁路对轨道的维护，主要是通过人工巡视确认与测量，这种传统的检测方法不仅需要耗费大量人力、物力和时间，而且检测数据不准确，给铁路轨道的维护带来极大的不变，加之铁路轨道等本身的不确定性因数，传统方式已不能满足实际工作的需要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种轨道检测装置，该轨道检测装置是检查线路病害、指导线路维修、保障行车安全的大型动态检测设备，为地铁线路建设、运营期间线路验收、维护、保养提供依据，也是轨道现代化科学管理的重要手段。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种轨道检测装置，包括安装在机车上的传感器，所述传感器通过模拟信号处理装置与计算主机相连。

所述计算主机与编辑主机相连。

所述传感器与模拟信号处理装置均与电源装置相连。

所述传感器包括加速度传感器、位移传感器、摇头速率陀螺、侧滚速率陀螺、倾角仪和光电编码器。

综上所述，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型采用世界上最先进的惯性基准检测原理、捷联式检测系统和非接触测量方法，综合利用进口光纤陀螺、2D激光轮廓扫描传感器、激光位移传感器、伺服加速度计等高精度传感器，运用激光、数字滤波和高速图像处理技术等高新技术，完全消除了由于车体自身复杂振动、车辆运行速度和行驶方向的变化对检测结果可能造成的畸变，输出真实的反映轨道自身的状态。

(2)本实用新型能对线路的弹性变形和永久变形的叠加状态进行动态检测；且能对轨距、轨向、高低、水平(超高)、三角坑、车体垂直振动加速度、车体水平振动加速度、钢轨顶面磨耗、钢轨侧面磨耗和轨底坡等项目进行检测，检测速度和精度均能够满足用户的需求。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不仅限于此。

实施例：

如图1所示，本实用新型包括安装在机车上的传感器，该传感器通过模拟信号处理装置与计算主机相连，所述计算主机还与编辑主机相连；所述传感器与模拟信号处理装置均与电源装置相连。

上述传感器检测到的信号通过模拟信号处理装置进行处理后传输到计算主机，同时向计算主机输入里程速度信号，通过将检测到的信号与里程速度信号一起进行计算，得到需要检测的数值，为地铁线路建设、运营期间线路验收、维护、保养提供依据；同时，计算主机与编辑主机相连，工作人员可以通过编辑主机将计算主机计算出的数值进行显示和打印，方便了工作人员的操作。

本实用新型的检测原理和检测方法如下：

(1)左右钢轨的纵向高低

定义：轨道高低不平顺是指左右轨顶面纵向起伏变化。

原理：惯性基准原理

测量左右轨高低不平顺的传感器包括加速度传感器和位移传感器，且数目均为两个，呈左右对称分布；加速度传感器用于测量车体的惯性位移，位移传感器用于检测加速度传感器安装测点的车体与轴箱的相对位移，据此计算轨头表面相对于惯性空间的位移变化进行处理，即得到高低不平顺数值。

(2)横向水平(超高)

定义：轨道同一横断面内左右钢轨顶面的高度差(在曲线上定义为超高)。

原理：惯性基准原理

水平定义为轨道同一横断面内两钢轨顶面之高差，曲线上的水平不平顺称为超高，在这里采用补偿加速度系统(CAS)测量水平。利用CAS测量车体相对地垂线滚动角θ_c，利用位移传感器测量车体与轨道相对滚动角θ_ct(车体与轮轴间的相对夹角)，二者结合计算出轨道倾角θ_t。CAS系统有六个传感器，除了曲率测量中的摇头速率陀螺GTψ_c、光电编码器ETV_c之外，还得使用倾角计IT来测量车体滚角低频分量，同时使用侧滚速率陀螺GTφ_c来测量侧滚角高频分量。车体摇头会对倾角计IT输出产生附加影响，摇头陀螺GTψ_c为IT提供补偿信号，从而计算出相对地垂线滚动角θ₁。采用左右两侧位移传感器计算出相对滚动角θ₂，二者结合可以获得轨道倾角θ。

(3)轨距

定义：在轨道同一横截面、钢轨顶面以下16mm处、左右两根钢轨之间的最小内侧距离相对于标准轨距值1435mm的偏差

原理：激光三角测距和图像处理原理

采用激光三角测距原理，利用2D激光轮廓传感器对轨面和内轨腰、轨底进行扫描，运用高速图像处理技术对轮廓曲线进行提取和分析，确定轨距的变化，计算合成动态的轨距值。考虑到转向架的垂向振动和侧滚运动对检测结果的影响，系统在左右转向架和轴向间加装辅助的激光位移传感器，实时的对计算结果进行纠正和补偿。

这种轨距测量系统没有任何移动部件，其安装位置可以置于车体的一系减震弹簧上，解决了安全问题，具有量程大、精度高、抗干扰能力强等特点，提高了系统检测速度精度和可靠性。

(4)轨向

定义：轨向指钢轨内侧面轨距点沿轨道纵向水平位置的变化

原理：惯性基准原理

轨向测量包括两个部分：一部分是安装于检测梁梁中央位置的加速度传感器ATY_t，用于测量检测梁中央位置的横向惯性位移；另一部分是左右轨距测量装置所测得的左、右轨距分量LX和RX。将惯性位移和轨距结合可得到左(右)轨距点相对惯性空间的纵向轨迹，即轨向LY、RY和Y。轨向加速度信号ATY_t信号因轨道水平、离心加速度等因素的影响，需使用曲率、水平测量中的相应信号进行补偿修正。

(5)钢轨侧磨、垂磨检测

原理：激光轮廓测量和图像处理原理

定义：垂直磨耗：在钢轨顶面宽1/3处的测量值。

侧面磨耗：在钢轨踏面(标准断面)下16mm处的测量值

运用非接触、数字化、光学图像技术将轨距检测系统中提取的轨头轮廓图形与标准轨头轮廓进行对比，提取磨耗检测点位置的变化值就是磨耗值。

(6)曲率

定义：曲率测量定义为一定弦长的曲线轨道(如30M)对应之园心角θ(度/30米)。度数大、曲率大、半径小。反之，度数小，曲率小，半径大。

原理：摇头速率陀螺自动补偿原理

轨检车通过曲线时(直线亦如此)，测量车辆每通过30米后车体方向角的变化值，同时测量车体相对两转向架中心连线转角的变化值，即可计算出轨检车通过30米曲线后的相应圆心角θ变化值。

在处理GTψ_c所表示的空间域频率信号时，其频域特性是变化的。因此一阶模拟滤波器输出信号经采样，进入计算机还需要进行数字滤波处理。数字滤波的作用，是对一阶模拟滤波器引起的频率特性变化进行校正，使得模拟滤波和数字滤波混合处理后，在设计的通带范围内，空间域幅值特性不受列车运行速度的影响。

摇头速率陀螺产生的信号正比于轨检车车体方向角变化的速率，该输出信号经过一阶模拟滤波器[频率响应为B(s)]处理后，进入计算机，再进行数字处理。C(z)为一阶数字滤波器[频率响应为C(z)]，其输出为单位采样距离对应车体方向角Δφ_c/Δx。由d₁，d₂计算出单位采样距离相应的车体与两转向架中心连线间相对夹角Δφ_ct/Δx。结合算出两转向架中心连线对应于单位采样距离的方向角。最后对其进行低通滤波，最后获得轨道曲率。

(7)三角坑(扭曲)

定义：三角坑反映了轨顶的平面性。若轨顶abcd四点不在一个平面上，c点到abd三点组成平面的垂直距离h为扭曲。

原理：由水平测量值计算

三角坑使车辆产生三点支撑一点悬空，特别是当列车从圆曲线向缓和曲线运行时，由于超高顺坡不良引起的三角坑，易造成轮重减载，发生脱轨掉道事故。应引起高度重视和重点监控

三角坑计算公式为：h＝(a-b)-(c-d)＝Δh1-Δh2

其中Δh1为轨道断面I-I的水平值。Δh2为轨道断面II-II的水平值。h即为基长L(断面I-I与断面II-II之间距)时两轨道断面的水平差。

综上可知，本实用新型能对线路的弹性变形和永久变形的叠加状态进行动态检测；且能对轨距、轨向、高低、水平(超高)、三角坑、车体垂直振动加速度、车体水平振动加速度、钢轨顶面磨耗、钢轨侧面磨耗和轨底坡等项目进行检测，检测速度和精度均能够满足用户的需求。

如上所述，便可较好的实现本实用新型。

Claims

1.轨道检测装置，其特征在于，包括安装在机车上的传感器，所述传感器通过模拟信号处理装置与计算主机相连。

2.根据权利要求1所述的轨道检测装置，其特征在于，所述计算主机与编辑主机相连。

3.根据权利要求1所述的轨道检测装置，其特征在于，所述传感器与模拟信号处理装置均与电源装置相连。

4.根据权利要求1所述的轨道检测装置，其特征在于，所述传感器包括加速度传感器、位移传感器、摇头速率陀螺、侧滚速率陀螺、倾角仪和光电编码器。