CN207828716U - 一种多适用性道岔几何状态自动检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于铁路轨道装备技术领域，涉及一种多适用性道岔几何状态自动检测设备。本实用新型包括电气控制及信息处理部分、动力系统部分和机械结构部分，电气控制及信息处理部分包括信息采集单元、存储器和中央处理单元，实现对检测数据进行采集、算法、存储和对运动信息进行控制与处理；动力系统部分包括主动力系统、轴向限位动力系统和电源装置，用以驱动设备，驱动和限制滚轮横向，提供动力；机械机构包括箱体结构、检测装置、轴向限位机构、轨距调节机构；当工作时，该设备由电气控制及信息处理部分控制，执行各种动作，动力系统驱动设备移动，检测装置获取相关信息与数据，中央处理单元算法、存储、处理，最终得到检测的结果。

Description

一种多适用性道岔几何状态自动检测设备

技术领域

本实用新型属于铁路轨道装备技术领域，特别涉及一种多适用性道岔几何状态自动检测设备。

背景技术

道岔是一种可使机车车辆进入或越过另一条线路的铁道线路的连接与交叉结构。道岔的种类繁多，结构形式复杂，其生产制造、组装精度直接影响列车通过的安全性、平稳性以及舒适性。

目前，国内对于道岔组装质量控制以及检测方式主要以人工检测为主，利用各种测量工具如塞尺、轨距尺、悬线、游标卡尺等进行检测，其测量效率及精度相对较为低下。

中国专利CN205997898U涉及一种铁路道岔检测小车。包括行进机构、采集机构、控制机构和报警机构。行进机构、采集机构、控制机构和报警机构设置于行进机构上；采集机构，用于采集被测物的三维点云数据以及行进机构的定位数据；控制机构，用于接收三维点云数据和定位数据，并根据三维点云数据和定位数据提取相应的控制指令；报警机构，用于接收控制指令，并根据控制指令发送报警信号，以提示被测物发生故障。本实用新型提供的技术方案实现了实时检测，且运行速度快、工作效率高，检测结果更加准确。该道岔检测小车在一定程度提高了精度与检测效率，但仍存在与实际工况要求偏差的问题。

中国专利CN104775342A公开了一种轨道几何状态快速测量仪，包括手推式轨检小车、惯性导航系统、倾角传感器、直线位移传感器、车速里程传感器、智能全站仪和数据采集控制器；轨道几何状态快速测量仪的主体为一个可沿轨道走行的手推式轨检小车，手推式轨检小车上集成检测车速里程、轨距、倾角等传感器以及惯性导航系统、智能全站仪和数据采集控制器。轨道几何状态快速测量仪基于绝对测量与相对测量相结合的原理，可实时检测轨道的里程、轨距、水平、三角坑、轨向和高低等轨道几何平顺性评价参数及轨道的平面和高程绝对偏差。该轨道几何状态快速测量仪通过惯性导航系统实现轨道的参数的检测，并通过智能全站仪进行绝对约束，精度高，速度快，受外界环境影响较小。动力方式采用人力推动，适应性不足，针对大距离检测时，费时费力，自动化程度不高。

实用新型内容

本专利旨在针对上述问题，提供一种道岔检测设备，适用于不同轨距、不同轨距线，可用于检测道岔组装、铺设的道岔几何状态，并提供手推、遥控、自动三种工作模式，同时可与企业信息系统形成交互。较大程度上实现一次测量满足组装、铺设的要求，提高测量效率及精度，降低操作者劳动强度，并实现检测数据实时传输、存储，便于产品质量追溯。

针对上述的技术目的，本实用新型将采取如下的技术方案：

一种多适用性道岔几何状态自动检测设备包括三个部分：电气控制及信息处理部分，动力系统部分，机械结构部分；

电气控制及信息处理部分：包括信息采集单元、存储器和中央处理单元，实现对检测数据进行采集、算法、存储和对运动信息进行控制与处理等功能；无线信息传输系统，将数据与外界形成交互，外界具体为触摸屏、工业电脑或其他移动终端，或其他信息系统，用来存储、显示数据信息及报表。

具体的，电气控制及信息处理部分利用高精度、高速陀螺仪为基准，以高精度传感器，如距离传感器，编码器，倾斜传感器等为信息采集器，实现以自身为参考，对被测物体的三位点数据进行交互、算法、处理。数据由各种传感器测量，由特殊数据电路板VGN采集，同样的，使用单片机数据采集系统PCB板，也能实现目的。中央处理单元为PLC，单片机或运动控制卡，用来对数据进行处理。并且，对检测设备的控制可以有手动、遥控及自动三种工作模式。数据通过无线传输可在平板电脑、手机移动端上显示，并可在PC端进行数据分析、处理以及生产报表，用于指导精调实施作业，优化道岔各项几何状态尺寸指标，同时所有工作信息可与企业其他工作系统形成交互。

动力系统部分：包括主动力系统，一套以上动力伺服电机及其配套伺服电机驱动器、编码器、制动装置、离合器，用以驱动设备，离合器脱开可进入手推模式；轴向限位动力系统，一套及其以上的伺服电机及其配套控制、制动装置，用以驱动和限制滚轮横向，保证路径；电源装置，为设备提供动力。

具体的，动力系统部分由蓄电池提供动力，为电气控制及信息处理系统和机械运动系统供电，同理的利用三相电源供电属于可替代的动力方案，同样是本实用新型保护的范围；选用电磁抱匣用作制动装置，选用直流伺服电机配套伺服电机驱动器、编码器、离合器及电磁抱匣使系统自动化、信息化，并且提高效率与精度，更近一步的，利用编码器可实现自身定位，离合器可实现运动模式切换，电磁抱匣可以实现自动化制动。相应的，使用三相电源，需要配合使用交流伺服电机。

机械结构部分：包括箱体结构、检测装置、轴向限位机构、轨距调节机构；

箱体结构：设置为模块化可拆卸结构，其主体可以拆分，并且电路、信号等使用插装式，即各类信号、电路通过插排、数据接口等形式直接对接成通路；箱体用于安装检测装置、轴向限位机构、轨距调节结构、动力系统部分等。

具体的，箱体结构整体采用“H”型，采用模块化可拆卸结构，目的是便于设备的运输、装卸，并且H型结构可以提高机械结构的稳定性。

检测装置：1)通过左右两个及以上非接触式激光装置来扫描横轨轮廓，用以检测密贴、尖轨降低值、轮缘槽深度；2)由底座、刻度板、滑块、滑槽支持板、弹簧以及滚轮组成的接触式测量装置，即测量滚轮，检测道岔支距(开口支距、导曲线支距、跟端支距)，查照、护背距离，轮缘槽宽度，辙叉咽喉；3)通过在垂直方向可以调整的横向滚轮，满足不同基准可调条件下的轨距测量。

具体的，设备由两个伸缩轴，前部轴与后部轴，两轴轴端通过前进轮与钢轨接触，每根轴端装有检测装置，横向滚轮和传感器连接在检测装置上。接触式检测装置，其垂直方向可调，并且装有刻度尺，用于精确调整轨距基线，用于适应不同的轨距基线，也可采取自动切换模式，即采用伺服电机、气缸等实现位移代替现有手动旋转丝杠螺母的调节方式从而进行基准切换。

具体的，后部轴左右两侧装有由底座、刻度板、滑块、滑槽支持板、弹簧以及滚轮组成的短距测量滚轮，用于测量开口支距、轮缘槽宽度以及辙叉查照、护背距离，辙叉咽喉宽度；前部轴装有一个长距测量滚轮，用于测量距离较大的跟端支距及导曲线支距。

轴向限位机构：用于实现横向滚轮的限位，提供与钢轨工作边横向接触的动力。具体的，轴向限位机构，它由驱动装置、编码器、接近传感器，力传感器，推动装置组成。所述推动装置以丝杠螺母实现运动，弹簧机构提供压力信息与缓冲卸荷作用。伸缩轴通过轴向限位机构提供横向推动力，使滚轮紧贴钢轨运行边缘。电机驱动推动装置移动，由埋入型接近传感器检测距离配合力传感器的压力信息，PLC进行控制实现精确限位。当然还可以通过手动调节装置来手动调节。

轨距调节机构：所述轨距调节机构的目的是可以实现轨距大距离的变化，实现形式有更换不同长度适配器或通过调节伸缩杆长等方式。

具体的，前后伸缩轴一侧装有轨距适配器，该适配器为可拆卸式结构，可代替的有距离可调式轨距适配器，用以自动调节长度适应轨距的方案，其实现原理同于轴向限位机构，用于满足不同轨距的检测要求。

根据上述的技术方案，相对于现有技术，本实用新型具有如下的有益效果：

(1)该多适用性道岔几何状态自动检测设备可以同时适用于国内外不同型号的道岔，即可以适用不同号数、不同轨距、不同轨型、不同轨距基线、不同结构(不同线型、不同辙叉型式)，通用性较强，适用性广。

(2)检测项目针对性高，可以实现自动检测道岔轨距、高低、水平、轨向、全长、支距、降低值、查照距离、护背距离、轮缘槽宽度、限位器深度、密贴等项点，实现较大程度上，一次测量满足组装、铺设检测要求的目的，提高测量效率及精度，降低人工劳动强度。

(3)该设备自动化、信息化程度较高，可与企业信息系统形成交互，可支持手推、遥控、自动三种工作模式，适应不同工况需求，尤其针对大距离检测，快捷、便易。

(4)该设备车体结构采用模块化、可拆卸式，运输、安装方便。

附图说明

图1是一种多适用性道岔几何状态自动检测设备装配示意图；

图2是一种多适用性道岔几何状态自动检测设备检测状态示意图；

图3是接触式检测装置结构示意图；

图4是轴向限位机构结构示意图。

图中：A-轴向限位机构，A2-力传感器，A3-推动装置，A31-轴向限位机构丝杆螺母，A32-弹簧机构，A4-手动调节装置，A5-接近传感器，B-接触式测量装置，B11-横向滚轮丝杆螺母，B12-刻度尺，1-横向滚轮，2L-左短距测量滚轮，2R-右短距测量滚轮，3-长距测量滚轮，4-轨距适配器，5-箱体，6-距离可调式轨距适配器，7-检测装置，8-主动力系统，9-轴向限位动力系统，10-电气控制及信息处理部分。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实施例的目的在于提供一种多适用性道岔几何状态自动检测设备，该道岔几何状态自动检测设备可以实现国内外不同型号道岔的静态几何参数检测，特别是用于道岔整组组装、试铺，可实现自动化检测，并与企业信息系统形成交互，提高测量精度，降低工人劳动强度，提高劳动生产率。

如图1所示，一种多适用性道岔几何状态自动检测设备，包括：电气控制及信息处理部分10，动力系统部分，机械结构部分。

电气控制及信息处理部分：包括信息采集单元、存储器和中央处理单元，实现对检测数据进行采集、算法、存储和对运动信息进行控制与处理等功能；无线信息传输系统，将数据与外界形成交互，外界具体为触摸屏、工业电脑或其他移动终端，或其他信息系统，用来存储、显示数据信息及报表。

实施例中电气控制及信息处理部分利用高精度、高速陀螺仪为基准，以高精度传感器，如距离传感器，编码器，倾斜传感器等为信息采集器，实现以自身为参考，对被测物体的三位点数据进行交互、算法、处理。数据由各种传感器测量，由特殊数据电路板VGN采集，同样的，使用单片机数据采集系统PCB板，也能实现目的。中央处理单元为PLC，单片机或运动控制卡，用来对数据进行处理。并且，对检测设备的控制可以有手动、遥控及自动三种工作模式。数据通过无线传输可在平板电脑、手机移动端上显示，并可在PC端进行数据分析、处理以及生产报表，用于指导精调实施作业，优化道岔各项几何状态尺寸指标，同时所有工作信息可与企业其他工作系统形成交互。

动力系统部分：包括主动力系统8，一套以上动力伺服电机及其配套伺服电机驱动器、编码器、制动装置、离合器，用以驱动设备，离合器脱开可进入手推模式；轴向限位动力系统9，一套及其以上的伺服电机及其配套控制、制动装置，用以驱动和限制滚轮横向，保证路径；电源装置，为设备提供动力。

实施例中的动力系统部分由蓄电池提供动力，为电气控制及信息处理系统10和机械运动系统供电，同理的利用三相电源供电属于可替代的动力方案；选用电磁抱匣用作制动装置，选用直流伺服电机配套伺服电机驱动器、编码器、离合器及电磁抱匣使系统自动化、信息化，并且提高效率与精度，更近一步的，利用编码器可实现自身定位，离合器可实现运动模式切换，电磁抱匣可以实现自动化制动。相应的，使用三相电源，需要配合使用交流伺服电机。

机械结构部分：包括箱体结构5、检测装置7、轴向限位机构A、轨距调节机构；

箱体结构5：设置为模块化可拆卸结构，其主体可以拆分，并且电路、信号等使用插装式，即各类信号、电路通过插排、数据接口等形式直接对接成通路；箱体5用于安装检测装置7、轴向限位机构A、轨距调节结构、动力系统部分等。

实施例中的箱体结构5整体采用“H”型，采用模块化可拆卸结构，目的是便于设备的运输、装卸，并且H型结构可以提高机械结构的稳定性。

检测装置：1)通过左右两个及以上非接触式激光装置来扫描横轨轮廓，用以检测密贴、尖轨降低值、轮缘槽深度；2)由底座、刻度板、滑块、滑槽支持板、弹簧以及滚轮组成的接触式测量装置，即测量滚轮，检测道岔支距(开口支距、导曲线支距、跟端支距)，查照、护背距离，轮缘槽宽度，辙叉咽喉；3)通过在垂直方向可以调整的横向滚轮1，满足不同基准可调条件下的轨距测量。

实施例中的设备由两个伸缩轴，前部轴与后部轴，两轴轴端通过前进轮与钢轨接触，每根轴端装有检测装置7，横向滚轮1和传感器连接在检测装置7上。如图3所示，接触式检测装置B，其垂直方向可调，并且装有刻度尺B12，用于精确调整轨距基线，用于适应不同的轨距基线，也可采取自动切换模式，即采用伺服电机、气缸等实现位移代替现有手动旋转丝杠螺母B11的调节方式从而进行基准切换。

实施例中的后部轴左右两侧装有由底座、刻度板、滑块、滑槽支持板、弹簧以及滚轮组成的短距测量滚轮2，用于测量开口支距、轮缘槽宽度以及辙叉查照、护背距离，辙叉咽喉宽度；前部轴装有一个长距测量滚轮3，用于测量距离较大的跟端支距及导曲线支距。

如图4所示，实施例中的轴向限位机构A：用于实现横向滚轮1的限位，提供与钢轨工作边横向接触的动力。具体的，轴向限位机构A，它由驱动装置、编码器、接近传感器，力传感器A2，推动装置A3组成。所述推动装置A3以丝杠螺母A31实现运动，弹簧机构A32提供压力信息与缓冲卸荷作用。伸缩轴通过轴向限位机构A提供横向推动力，使横向滚轮1紧贴钢轨运行边缘。电机驱动推动装置A3移动，由埋入型接近传感器A5检测距离配合力传感器的压力信息，PLC进行控制实现精确限位。当然还可以通过手动调节装置A4来手动调节。

轨距调节机构：所述轨距调节机构的目的是可以实现轨距大距离的变化，实现形式有更换不同长度适配器或通过调节伸缩杆长等方式。

实施例中的前后伸缩轴一侧装有轨距适配器4，该适配器为可拆卸式结构，可代替的有距离可调式轨距适配器6，用以自动调节长度适应轨距的方案，其实现原理同于轴向限位机构A，用于满足不同轨距的检测要求。

本实用新型的工作原理是：(1)该设备可由遥控装置、触摸屏或其它移动控制器控制，执行各种动作，模式切换、运动控制(前进、后退、停止等)、数据显示及查询等；

(2)该设备在检测过程中，由接近传感器检测距离，弹簧系统提供压力数据，伺服电机驱动检测轴左右移动，使限制滚轮紧贴钢轨运行边缘，保证路径；

(3)该设备沿着道岔直股、曲股运行，激光装置或接触式检测装置采集信号与数据，中央处理单元算法、存储、处理，并可由移动终端对数据进行显示、报表。

(4)其运动检测过程如图2所示，设备在分别测量直、曲股时需要调转方向,利用接触式或非接触式传感器实现道岔几何状态的检测。

该道岔自动检测设备基于道岔检测的实际需求，采用自动化、信息化程度较高的方案，满足高效率、高精度、检测项点广的铁路企业需求。结构上采用模块化可拆卸式，易于组装、运输、使用及更换；使用方面，操作简便，有手动、遥控、自动三种模式，可自由切换满足不同工况及需求，且对使用者无较高技术要求，简单易用。

虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本实用新型的。在不脱离本实用新型之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本实用新型之保护范围。因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (8)

1.一种多适用性道岔几何状态自动检测设备，包括电气控制及信息处理部分、动力系统部分和机械结构部分，其特征在于：

所述电气控制及信息处理部分包括信息采集单元、存储器和中央处理单元，实现对检测数据进行采集、算法、存储和对运动信息进行控制与处理；

所述动力系统部分包括主动力系统、轴向限位动力系统和电源装置，用以驱动设备，驱动和限制滚轮横向，提供动力；

所述机械机构包括箱体结构、检测装置、轴向限位机构和轨距调节机构。

2.根据权利要求1所述的一种多适用性道岔几何状态自动检测设备，其特征在于：所述电气控制及信息处理部分还包括无线信息传输系统，将数据与外界形成交互。

3.根据权利要求1所述的一种多适用性道岔几何状态自动检测设备，其特征在于：所述主动力系统包括一套以上动力伺服电机及其配套伺服电机驱动器、编码器、制动装置和离合器，用以驱动设备；所述轴向限位动力系统包括一套及其以上的伺服电机及其配套控制和制动装置，用以驱动和限制滚轮横向。

4.根据权利要求1所述的一种多适用性道岔几何状态自动检测设备，其特征在于：所述箱体结构整体采用“H”型，为模块化可拆卸结构，用于安装检测装置、轴向限位机构、轨距调节结构和动力系统部分。

5.根据权利要求1所述的一种多适用性道岔几何状态自动检测设备，其特征在于：所述检测装置安装于设备前后两轴的轴端，横向滚轮和传感器连接检测装置。

6.根据权利要求1所述的一种多适用性道岔几何状态自动检测设备，其特征在于：所述轴向限位机构包括驱动装置、编码器、接近传感器，力传感器，推动装置，设备前后两伸缩轴通过轴向限位机构提供横向推动力，使横向滚轮紧贴钢轨运行边缘。

7.根据权利要求6所述的一种多适用性道岔几何状态自动检测设备，其特征在于：所述后伸缩轴左右两侧装有由底座、刻度板、滑块、滑槽支持板、弹簧以及滚轮组成的短距测量滚轮，前伸缩轴装有一个长距测量滚轮。

8.根据权利要求6或7所述的一种多适用性道岔几何状态自动检测设备，其特征在于：所述前后伸缩轴一侧装有轨距适配器，所述轨距适配器为可拆卸式结构，用于满足不同轨距的检测要求。