CN208615950U - 一种轨上自行进拼装式隧道检测小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轨上自行进拼装式隧道检测小车，包括基座、立柱和车体，所述车体由若干段可拆卸结构拼接而成，所述立柱包括立柱上段和立柱下段，所述立柱下段设置在车体上方并与车体连接，立柱上段可拆卸的安装在立柱下段的上方，基座可拆卸的安装在立柱上段的上方，所述基座包括扫描仪固定座和激光定位机构，所述车体还包括电气控制机构和若干个轮子。本实用新型通过拼装式的车体，适用于不同轨距作业；PLC控制器精准控制步进电机和行星减速机，轮子在步进电机和行星减速机的驱动下保证行驶的平稳；分段式的搭载立柱，适用于不同高度的检测位置。大幅度提高铁路检测的工作效率及测绘精度，避免人工小车行驶不恒速、效率低下等问题。

Description

一种轨上自行进拼装式隧道检测小车

【技术领域】

本实用新型涉及隧道状况检测仪器的技术领域，特别涉及一种轨上自行进拼装式隧道检测小车。

【背景技术】

地铁、轻轨、普通铁路、高速铁路都不可避免的行驶在隧道之中，尤其城市地铁系统。隧道的变形、渗水病害严重威胁机车的安全运行，为此按照行业要求，必须定期对隧道的参数进行检测。检测的方法是通过行驶在轨道上的轮式小车，搭载必要的检测设备，对隧道内表面进行检测，其方法包括通过扫描仪、全站仪连续检测隧道变形与渗水情况；通过陀螺仪检测轨道变形情况。

目前，检测的主要方法是人工用手推车搭载不同的仪器进行。这种方法的缺点主要有以下四点：第一，每次检测轨道长达数公里，工作人员劳动强度很大；第二，人工步行速度不恒定，导致检测结果不精确；第三，检测效率低，耗时长，无法在铁路检测有效工作的时间内完成长距离的检测；第四，人工检测用的小车体积大，使用不便。因此，开发一套自行进、恒速、轻便型自行进拼装式隧道检测小车对促进我国地铁、轻轨等轨道运输的发展，减轻轨道维护工作人员的劳动强度、提高隧道的测量精度和效率均有重大意义。

【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不足，提供一种轨上自行进拼装式隧道检测小车，车体由三段拼装而成，轻便、灵活，适用于不同轨距；隧道状况检测仪器搭载立柱为分段式，适用于不同高度的检测位置；可在铁路、地铁上平稳、恒速行驶，且小车的行驶速度及方向，可通过手持遥控盒控制，车轮采用步进电机加行星减速机为动力驱动，通过PLC控制器精准控制，实现两侧轮子的完全同步，行驶稳定性好；扫描仪搭载在小车上，工作时随小车车体产生位移，对地铁隧道的内表面进行均匀、连续的扫描，通过专用软件采集数据并分析计算，找出隧道病害位置；该轨道小车配备障碍物检测传感器和倾角传感器，当在自动行驶的过程中检测到障碍物或倾斜角度偏差过大时，会自动停止行进并报警，用来保护所搭载的仪器安全。大幅度提高铁路检测的工作效率及测绘精度，减轻工作人员的劳动强度，避免人工小车行驶不恒速、效率低下等问题。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种轨上自行进拼装式隧道检测小车，包括基座、立柱和车体，所述车体由若干段可拆卸结构拼接而成，所述立柱包括立柱上段和立柱下段，所述立柱下段设置在车体上方并与车体连接，所述立柱上段通过立柱锁紧把手可拆卸的安装在立柱下段的上方，所述基座通过基座锁紧把手可拆卸的安装在立柱上段的上方，所述基座包括扫描仪固定座和激光定位机构，所述车体还包括电气控制机构和若干个轮子，所述轮子分布在车体的两侧，所述电气控制机构通过轮子驱动车体前进和后退。

作为优选，所述车体包括车体第一侧总成、车体中间总成和车体第二侧总成，所述车体第一侧总成、车体中间总成和车体第二侧总成从左至右依次可拆卸的固定连接，所述车体第一侧总成上设有立柱安装部，所述立柱下段安装固定在立柱安装部上，所述车体第一侧总成和所述车体第二侧总成上分别设有多个轮子，所述车体第一侧总成和车体第二侧总成上均设有轮子连接的步进电机和行星减速机，所述步进电机和行星减速机与电气控制机构相连。

作为优选，所述扫描仪固定座上设有定位部，所述基座还包括多个连接立柱、连接底板和仪器锁紧把手，所述连接立柱可上下伸缩的与连接底板螺纹连接，所述仪器锁紧把手与连接底板螺纹相连。

作为优选，所述电气控制机构设置在车体第一侧总成内，所述电气控制机构包括电源、电源控制模块和PLC控制器，所述车体第一侧总成上还设有控制面板和手持遥控盒安置槽，所述控制面板与电气控制机构相连，所述控制面板包括急停按钮、电源总开关、触摸显示器、网口、照明灯和报警器，所述手持遥控盒安置槽内设有手持遥控盒，所述手持遥控盒与电气控制机构相连，所述手持遥控盒包括速度显示屏、一键启动按钮、一键停止按钮、停止按钮、后退按钮和前进按钮。

作为优选，所述电气控制机构内的电源为V锂电池，所述电源与电源控制模块相连，所述电源控制模块分别与PLC控制器和激光定位机构相连，所述激光定位机构包括激光发射器和激光接收器。

作为优选，所述车体上还设有障碍物检测传感器和倾角传感器，所述障碍物检测传感器和倾角传感器与报警器相连。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供的一种轨上自行进拼装式隧道检测小车，车体由车体第一侧总成、车体中间总成和车体第二侧总成三段拼装而成，车体中间总成可根据需要灵活选择是否安装，适用于不同轨距；隧道状况检测仪器搭载立柱为分段式，适用于不同高度的检测位置；小车的行驶速度及方向，可通过手持遥控盒控制，PLC控制器对整个电气控制机构进行集中控制，实时监测系统运行过程中的参数，并控制小车启动、停及加、减速，操作快捷、方便，自动化程度高，减轻轨道维护工作人员的劳动强度；车轮采用步进电机加行星减速机为动力驱动，通过PLC控制器精准控制，实现两侧轮子的完全同步，小车可在铁路、地铁上平稳、恒速行驶，行驶稳定性好；基座与立柱安装拆卸方便，扫描仪与扫描仪固定座的连接可靠，保证扫描仪在行驶过程中的稳定性，工作时随小车车体产生位移，对地铁隧道的内表面进行均匀、连续的扫描，通过专用软件采集数据并分析计算，找出隧道病害位置；该轨道小车配备障碍物检测传感器和倾角传感器，当在自动行驶的过程中检测到障碍物或倾斜角度偏差过大时，会自动停止行进并报警，用来保护所搭载的仪器安全。大幅度提高铁路检测的工作效率及测绘精度，减轻工作人员的劳动强度，避免人工小车行驶不恒速、效率低下等问题。

本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本实用新型一种轨上自行进拼装式隧道检测小车的结构示意图；

图2是本实用新型一种轨上自行进拼装式隧道检测小车的车体第一侧总成的结构示意图；

图3是本实用新型一种轨上自行进拼装式隧道检测小车的基座的结构示意图；

图4是本实用新型一种轨上自行进拼装式隧道检测小车的控制面板的结构示意图；

图5是本实用新型一种轨上自行进拼装式隧道检测小车的手持遥控盒的结构示意图。

图中：1-基座、2-立柱、3-车体、11-基座锁紧把手、12-扫描仪固定座、13-激光定位机构、14-连接立柱、15-连接底板、17-仪器锁紧把手、121-定位部、21-立柱上段、22-立柱下段、23-立柱锁紧把手、31-车体第一侧总成、32-车体中间总成、33-车体第二侧总成、34-轮子、37-步进电机、38-行星减速机、310-电气控制机构、312-控制面板、313-手持遥控盒安置槽、3131-手持遥控盒、315-立柱安装部、3121-急停按钮、3122-电源总开关、3123-触摸显示器、3124-网口、3125-照明灯、3126-报警器、31311-速度显示屏、31312-一键启动按钮、31313-一键停止按钮、31314-停止按钮、31315-后退按钮、31316-前进按钮、301-障碍物检测传感器、302-倾角传感器。

【具体实施方式】

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

参阅图1至图5，本实用新型实施例提供一种轨上自行进拼装式隧道检测小车，包括基座1、立柱2和车体3，所述车体3由若干段可拆卸结构拼接而成，所述立柱2包括立柱上段21和立柱下段22，所述立柱下段22设置在车体3上方并与车体连接，所述立柱上段21通过立柱锁紧把手23可拆卸的安装在立柱下段22的上方，所述基座1通过基座锁紧把手11可拆卸的安装在立柱上段21的上方，所述基座1包括扫描仪固定座12和激光定位机构13，所述车体3还包括电气控制机构310和若干个轮子34，所述轮子34分布在车体3的两侧，所述电气控制机构310通过轮子34驱动车体3前进和后退。

具体地，所述车体3包括车体第一侧总成31、车体中间总成32和车体第二侧总成33，所述车体第一侧总成31、车体中间总成32和车体第二侧总成33从左至右依次可拆卸的固定连接，车体中间总成32可根据检测轨距选择是否拼接，适用于1067毫米和1435毫米两种轨距，所述车体第一侧总成31、车体中间总成32和车体第二侧总成33的每个连接面设有若干个定位销孔和若干个螺栓孔，所述相邻连接面通过与定位销孔相互适配的锥头圆柱销和与螺栓孔相互适配的螺栓连接固定，所述车体第一侧总成31上设有立柱安装部315，所述立柱下段22安装固定在立柱安装部315上，所述车体第一侧总成31和所述车体第二侧总成33上分别设有多个轮子34，所述车体第一侧总成31和车体第二侧总成33上均设有轮子34连接的步进电机37和行星减速机38，所述步进电机37和行星减速机38与电气控制机构310相连，且为了适应轨道轨距的正常变化，车体3一侧的轮子34为活动状态，可在±10mm内沿轮子34轴向滑动，并在活动车轮一侧安装刚度适当的弹簧，保证轮子34在行驶过程中与轨道的贴合，适应小车在弯道、坡道上自由行驶。

具体地，所述扫描仪固定座12上设有定位部121，所述基座1还包括多个连接立柱14、连接底板15和仪器锁紧把手17，所述连接立柱14可上下伸缩的与连接底板15螺纹连接，所述仪器锁紧把手17与连接底板15螺纹相连。

进一步地，所述电气控制机构310设置在车体第一侧总成31内，所述电气控制机构310包括电源、电源控制模块和PLC控制器，所述车体第一侧总成31上还设有控制面板312和手持遥控盒安置槽313，所述控制面板312与电气控制机构310相连，所述控制面板312包括急停按钮3121、电源总开关3122、触摸显示器3123、网口3124、照明灯3125和报警器3126，急停按钮3121在突发情况时，使轨道小车停止行驶；电源总开关3122控制小车整个系统的供电；触摸显示器3123实现小车系统的人机交互，可显示速度、里程、车体倾角、行驶状态、电池电量、报警等数据，设置行驶速度、目标位移、加减速时间等参数；网口3124是实现与电脑测量软件数据交换的接口。所述手持遥控盒安置槽313内设有手持遥控盒3131，所述手持遥控盒3131与电气控制机构310相连，所述手持遥控盒3131包括速度显示屏31311、一键启动按钮31312、一键停止按钮31313、停止按钮31314、后退按钮31315和前进按钮31316，当后退按钮31315或前进按钮31316持续按下时，速度显示屏31311显示设定速度，其他情况下显示实际行驶速度；按下一键启动按钮31312，先启动小车上搭载的检测设备，延时再启动小车行驶；按下一键停止按钮31313，先停止小车行驶，再停止小车上搭载的检测设备；停止按钮31314，当小车实际速度大于0时，按下停止按钮31314使小车停止行驶；后退按钮31315为功能复用按键，当小车实际速度为0时，此按键为后退功能，当小车实际速度大于0时，按键为减速功能，每按一下设定速度减小0.1，长按速度持续减小直到0.1km/h；前进按钮31316为功能复用按键，当小车实际速度为0时，此按键为前进功能，当小车实际速度大于0时，按键为加速功能，每按一下设定速度增加0.1，长按速度持续增加直到设定的最高速度。

具体地，所述电气控制机构310内的电源为48V锂电池，所述电源与电源控制模块相连，所述电源控制模块分别与PLC控制器和激光定位机构13相连，所述激光定位机构13包括激光发射器和激光接收器。所述车体3上还设有障碍物检测传感器301和倾角传感器302，所述障碍物检测传感器301和倾角传感器302与报警器3126相连。

本实用新型工作过程：

本实用新型一种轨上自行进拼装式隧道检测小车在工作过程中，根据轨距选择拼装方式，车体3主体材质为优质铝合金，每段均采用焊接方式，保证了车体3框架的稳定性，避免因长时间使用而产生的松动和形变，车体第一侧总成31、车体中间总成32和车体第二侧总成33从左至右依次连接固定，适用于1435毫米的轨距，连接面由超硬铝合金做锥头圆柱销，并加螺栓连接紧固，限制了上下、左右的位移，锥头圆柱销本身就具有很高的硬度和强度，保证了长时间使用后，每次拼装时的精度，再加上四个螺栓的加固，进一步保证拼装时的稳固性，保证车体每次拼装后两侧轮距尺寸完全一致，避免拆装时产生误差，车体中间总成32可根据需要灵活选择是否安装，若把车体中间总成32去掉，直接将车体第一侧总成31与车体第二侧总成33连接固定，则适用于1067毫米的轨距；将立柱下段22安装固定在立柱安装部315上，根据检测高度选择是否将立柱下段22安装在立柱下段22的上方，适用于不同高度的检测位置；立柱上段21通过立柱锁紧把手23可拆卸的安装在立柱下段22的上方，基座1通过基座锁紧把手11可拆卸的安装在立柱上段21的上方，稳定可靠的调节高度，保证连接的稳固性，保证小车在运行过程中的稳定性；本实施例中的检测仪器可以为断面扫描仪、全站仪、陀螺仪等设备，本实施例以莱卡P20扫描仪为例，将扫描仪底部的三个定位柱与扫描仪固定座12上的定位部121相对应，将扫描仪的定位柱插入定位部121中，再将扫描仪固定座12上仪器锁紧把手17转动180°，即可把扫描仪与扫描仪固定座12连接，此时，扫描仪仍可360°旋转，基座1上的四个连接立柱14可上下伸缩的与连接底板15螺纹连接，连接立柱14的位置与扫描仪底部螺孔相对应，将扫描仪与扫描仪固定座12连接后，将连接立柱14分别旋入扫描仪底部的螺孔中，此时，扫描仪与扫描仪固定座12处于固定状态，激光定位机构13与扫描仪的镜头平行，打开激光定位机构13，激光定位机构13的激光发射器射出激光圆点，用此圆点对正所要扫描的物体，激光接收器接受信号，若激光定位机构13左右射出的激光圆点，无法同时对正所要扫描的物体，说明此时扫描仪的镜头与所要扫描的物体不垂直，则将仪器锁紧把手17旋松，手动转动连接底板15，直至左右的激光圆点同时对正所要扫描的物体，再将仪器锁紧把手17旋紧，此时扫描仪的镜头与所要扫描的物体垂直，关闭激光定位机构13，实现法线定位。

若将立柱上段21和立柱下段22安装固定，则将基座1与立柱上段21相固定；若只使用立柱下段22进行工作，则将基座1与立柱下段22相固定。小车的行驶速度及方向，可通过手持遥控盒3131控制，PLC控制器对整个电气控制机构310进行集中控制，实时监测系统运行过程中的参数，并控制小车启动、停及加、减速，操作快捷、方便，结合数据采集软件可实现小车、扫描仪一键启动和一键停止；车轮采用步进电机37和行星减速机38为动力驱动，分别控制两侧车轮正反转给来实现小车前进、后退，PLC控制器通过输出脉冲控制闭环步进电机37，可实现两侧轮子的完全同步，行驶速度在0～4km/h自由切换，小车可在铁路、地铁上以不同的时速均可平稳、恒速行驶，且触摸显示器3123显示当前实际速度、累计里程、单次里程、报警等信息，还可以设置行驶速度、运行方向、里程清零、加减速时间、车轮直径等参数，当系统出现过载、欠压、通讯故障时声光报警提示，可以将故障信息显示出来，实现人机对话。且为了适应轨道轨距的正常变化，车体3一侧的轮子34为活动状态，可在±10mm内沿轮子34轴向滑动，并在活动车轮一侧安装刚度适当的弹簧，保证轮子34在行驶过程中与轨道的贴合，行驶稳定性好，适应小车在弯道、坡道上自由行驶。

小车的电气控制机构310内的电源为48V锂电池，与铅酸电池相比其能量密度高、体积小、使用寿命长，符合轨道小车质量轻的需求，与电源相连的电源控制模块将48V电源转换为DC24V和DC5V，并分别给PLC控制器和激光定位机构13供电，激光定位机构13由三个纽扣电池组成的电源DC4.5V单独供电，安装在基座1上，方便拆卸。

扫描仪工作时随小车车体3产生位移，对地铁隧道的内表面进行均匀、连续的扫描，通过专用软件采集数据并分析计算，找出隧道病害位置；该轨道小车配备障碍物检测传感器301和倾角传感器302，当在自动行驶的过程中检测到障碍物或倾斜角度偏差过大时，会自动停止行进并通过报警器3126进行报警，用来保护所搭载的仪器安全。大幅度提高铁路检测的工作效率及测绘精度，减轻工作人员的劳动强度，避免人工小车行驶不恒速、效率低下等问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种轨上自行进拼装式隧道检测小车，其特征在于：包括基座(1)、立柱(2)和车体(3)，所述车体(3)由若干段可拆卸结构拼接而成，所述立柱(2)包括立柱上段(21)和立柱下段(22)，所述立柱下段(22)设置在车体(3)上方并与车体连接，所述立柱上段(21)通过立柱锁紧把手(23)可拆卸的安装在立柱下段(22)的上方，所述基座(1)通过基座锁紧把手(11)可拆卸的安装在立柱上段(21)的上方，所述基座(1)包括扫描仪固定座(12)和激光定位机构(13)，所述车体(3)还包括电气控制机构(310)和若干个轮子(34)，所述轮子(34)分布在车体(3)的两侧，所述电气控制机构(310)通过轮子(34)驱动车体(3)前进和后退。

2.如权利要求1所述一种轨上自行进拼装式隧道检测小车，其特征在于：所述车体(3)包括车体第一侧总成(31)、车体中间总成(32)和车体第二侧总成(33)，所述车体第一侧总成(31)、车体中间总成(32)和车体第二侧总成(33)从左至右依次可拆卸的固定连接，所述车体第一侧总成(31)上设有立柱安装部(315)，所述立柱下段(22)安装固定在立柱安装部(315)上，所述车体第一侧总成(31)和所述车体第二侧总成(33)上分别设有多个轮子(34)，所述车体第一侧总成(31)和车体第二侧总成(33)上均设有轮子(34)连接的步进电机(37)和行星减速机(38)，所述步进电机(37)和行星减速机(38)与电气控制机构(310)相连。

3.如权利要求1所述一种轨上自行进拼装式隧道检测小车，其特征在于：所述扫描仪固定座(12)上设有定位部(121)，所述基座(1)还包括多个连接立柱(14)、连接底板(15)和仪器锁紧把手(17)，所述连接立柱(14)可上下伸缩的与连接底板(15)螺纹连接，所述仪器锁紧把手(17)与连接底板(15)螺纹相连。

4.如权利要求2所述一种轨上自行进拼装式隧道检测小车，其特征在于：所述电气控制机构(310)设置在车体第一侧总成(31)内，所述电气控制机构(310)包括电源、电源控制模块和PLC控制器，所述车体第一侧总成(31)上还设有控制面板(312)和手持遥控盒安置槽(313)，所述控制面板(312)与电气控制机构(310)相连，所述控制面板(312)包括急停按钮(3121)、电源总开关(3122)、触摸显示器(3123)、网口(3124)、照明灯(3125)和报警器(3126)，所述手持遥控盒安置槽(313)内设有手持遥控盒(3131)，所述手持遥控盒(3131)与电气控制机构(310)相连，所述手持遥控盒(3131)包括速度显示屏(31311)、一键启动按钮(31312)、一键停止按钮(31313)、停止按钮(31314)、后退按钮(31315)和前进按钮(31316)。

5.如权利要求4所述一种轨上自行进拼装式隧道检测小车，其特征在于：所述电气控制机构(310)内的电源为48V锂电池，所述电源与电源控制模块相连，所述电源控制模块分别与PLC控制器和激光定位机构(13)相连，所述激光定位机构(13)包括激光发射器和激光接收器。

6.如权利要求4所述一种轨上自行进拼装式隧道检测小车，其特征在于：所述车体(3)上还设有障碍物检测传感器(301)和倾角传感器(302)，所述障碍物检测传感器(301)和倾角传感器(302)与报警器(3126)相连。