CN212255711U - 一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置，涉及轨道交通安全防护技术领域，解决了异物侵限防护系统的安装与施工的难度较大的问题，且提高系统环境自适应性，其技术要点包括：识别轨道异物的三维激光雷达采集装置和支撑所述三维激光雷达采集装置的支撑装置；所述支撑装置设于轨道外侧，所述支撑装置顶部设有伺服转动控制装置，所述伺服转动控制装置底部固定连接支撑装置，所述伺服转动控制装置活动连接三维激光雷达采集装置，所述伺服转动控制装置带动三维激光雷达采集装置转动来采集异物信息。支撑装置的设置方便装置的安装与施工，且避免了灾害时，检测装置容易失效以及被异物遮挡存在漏报误报问题。

Description

一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置

技术领域

本实用新型涉及轨道交通安全防护技术领域，具体涉及一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置。

背景技术

轨道交通是指运营车辆需要在特定轨道上行驶的一类交通工具或运输系统。最典型的轨道交通就是由传统火车和标准铁路所组成的铁路系统。轨道交通，比如普铁、高铁、轻轨、地铁等，它们在交通领域中扮演着重要的角色。在轨道交通系统中，对铁路线路进行检查，分析轨道是否发生异物侵限行为是保障轨道交通的安全的必要方式。

目前轨道交通安全防护领域引入了二维激光雷达，并取得了一定成效。但二维激光雷达的设计原理决定了，它只能对距离铁轨一定高度的单一平面进行扫描，二维激光雷达要与铁轨保持高度一致，在设备运行一定时间后，检测平面易发生偏移导致检测出错，且二维激光雷达只能检测某一平面异物，容易被树枝杂草等异物遮挡，导致漏报误报情况的发生。在发生洪水、泥石流等灾害时，监测系统由于位置较低，容易导致系统整体被破坏失效。

因此，为了减少异物侵限防护系统的安装调试难度，提高系统环境自适应性，我们提供一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置来解决以上问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是如何减低异物侵限防护系统的安装调试难度，提高系统环境自适应性，通过三维激光雷达对铁路侵限异物监测，来增加监测的准确性，减少系统误报与漏报，本实用新型目的在于提供一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置来解决以上的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置，包括识别轨道异物的三维激光雷达采集装置和支撑所述三维激光雷达采集装置的支撑装置；所述支撑装置设于轨道内侧或外侧，所述支撑装置顶部设有伺服转动控制装置，所述伺服转动控制装置底部固定连接支撑装置，所述伺服转动控制装置活动连接三维激光雷达采集装置，所述伺服转动控制装带动三维激光雷达采集装置沿轨道垂直方向上下转动(纵向扫描)或沿轨道平行方向水平转动(横向扫描)来采集侵限异物三维信息。

采用上述方案：在对轨道交通异物进行侵限检测时，由于二维、三维激光雷达采集装置对轨道异物采集范围和采集精确度有限，三维激光雷达采集装置采集一条轨道的信息，通过在支撑装置上装设可控制三维激光雷达采集装置旋转的伺服转动控制装置，使三维激光雷达采集装置可沿沿轨道垂直方向上下转动(纵向扫描)或沿轨道平行方向水平转动(横向扫描)采集侵限异物三维信息，扩大了三维激光雷达监测区域，提高了三维激光雷达对侵限异物的采集精度，由于底部设有支撑装置，避免了三维激光雷达采集装置被异物遮挡，且在发生灾害时，监测装置也不容易被破坏能及时反馈轨道的受损情况。

进一步地，所述伺服转动控制装置包括驱动箱和同步传动装置，所述驱动箱内设有伺服电机，所述伺服电机设有穿过驱动箱的电机轴，所述同步传动装置内设有第一同步轮、第二同步轮和同步带，所述电机轴插接固定于第一同步轮的安装孔，所述三维激光雷达采集装置插接固定于第二同步轮的安装孔，所述伺服电机电机轴转动，所述第一同步轮转动带动同步带驱动第二同步轮转动，所述三维激光雷达采集装置发生偏转。

采用上述方案：伺服转动控制装置内设置同步传动装置，由于同步传动装置具有传动平稳、可缓冲吸振、不需要油润滑、使用寿命长和精确度较高等的优点，可以调节驱动箱内的伺服电机控制伺服电机使得在传动装置内的第一同步轮与传动带和第二同步轮配合调节三维激光雷达采集装置的转动范围大小，伺服电机为永磁同步伺服电机，有体积较小重量较轻的优点，由于第一同步轮、第二同步轮与传动带是靠啮合传递运动和动力，故传动带与同步轮之间无相对滑动，能保证准确的传动比，提高了监测的精度。由于同步传动装置可缓冲吸振，减低了在遇到自然灾害时装置容易失效的问题，且装置使用寿命长，避免了需要频繁检修更换带来的较高成本。

进一步地，所述支撑装置包括地笼和安装杆，所述地笼部分埋于地面以下，所述地笼漏出地面部分与安装杆固定连接。

采用上述方案：地笼一部分埋设于地面以下，保证了设备的安全，在地笼漏出地面部分预设安装螺丝，在安装杆与地笼固定连接后，装置更加牢固。

进一步地，所述驱动箱外部设有防水外壳。

采用上述方案：由于铁轨设置于户外，在雨天或者其他恶劣天气，为了保障驱动箱内部件的正常运作，在驱动箱外部设置防水外壳。

进一步地，所述安装杆的可调高度为0～8m。

采用上述方案：对应铁轨的不同位置区域，安装杆根据当地的现场环境相应安装为不同高度来检测轨道。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置，在对轨道交通异物进行侵限检测时，由于三维激光雷达采集装置对轨道异物采集范围和采集精确度有限，通过在支撑装置上装设可控制三维激光雷达采集装置旋转的伺服转动控制装置，沿轨道垂直方向上下转动(纵向扫描)或沿轨道平行方向水平转动(横向扫描)采集侵限异物三维信息，扩大了三维激光雷达监测区域，提高了三维激光雷达对侵限异物的采集精度。由于底部设有支撑装置，避免了三维激光雷达采集装置被异物遮挡，减低了漏报误报现象的出现，避免了人力物力的浪费。在发生洪水、泥石流和山体滑坡时，检测系统由于位置较高，减低了监测系统被破坏，失效的问题。

2、本实用新型一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置，通过在伺服转动控制装置内设置同步传动装置，由于同步传动装置具有传动平稳、可缓冲吸振、不需要油润滑、使用寿命长和精确度较高等的优点，且第一同步轮、第二同步轮与传动带是靠啮合传递运动和动力，故传动带与同步轮之间无相对滑动，能保证准确的传动比，提高了监测的精度。由于同步传动装置可缓冲吸振，减低了在遇到自然灾害时装置容易失效的问题，且装置使用寿命长，避免了需要频繁检修更换带来的较高成本，装置的安装与调试相对更简单方便。

3、本实用新型一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置，地笼一部分埋设于地面以下，保证了设备的安全，在地笼漏出地面部分预设安装螺丝，在安装杆与地笼固定连接后，装置更加牢固，对应铁轨的不同位置区域，安装杆根据当地的现场环境相应安装为不同高度来检测铁轨。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型立体图；

图3为本实用新型伺服转动控制装置结构示意图；

图4为本实用新型实施例2中对单轨铁路检测的整体结构示意图；

图5为本实用新型实施例2中对多轨铁路检测的整体结构示意图。

附图标记及对应的零部件名称：

1-轨道，2-伺服转动控制装置，21-驱动箱，211-防水外壳，22-同步传动装置，221-第一同步轮，222-第二同步轮，223-同步带，3-支撑装置，31-地笼，32-安装杆，4-三维激光雷达采集装置，5-地面，6-电机轴。

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白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

实施例1

如图1、图2与图3所示，本实用新型一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置，包括识别轨道1异物的三维激光雷达采集装置4和支撑三维激光雷达采集装置4的支撑装置3，三维激光雷达采集装置4采集一条轨道1的信息，支撑装置3设在轨道1一侧，支撑装置3顶部安装有伺服转动控制装置2，伺服转动控制装置2固定连接支撑装置3，底部设有支撑装置3，避免了三维激光雷达采集装置4被异物遮挡，且在发生灾害时，监测装置也不容易被破坏能及时反馈轨道1的受损情况。伺服转动控制装置2活动连接三维激光雷达采集装置4，使三维激光雷达采集装置4可沿轨道1并列方向来回转动，实现了对多条轨道1的逐一检测。伺服转动控制装置2带动三维激光雷达采集装置4沿轨道1并列方向转动来采集信息，伺服转动控制装置2包括驱动箱21和同步传动装置22，驱动箱21内设有伺服电机，伺服电机设有穿过驱动箱21的电机轴6，同步传动装置22内设有第一同步轮221、第二同步轮222和同步带223，由于第一同步轮221、第二同步轮222与传动带是靠啮合传递运动和动力，故传动带与同步轮之间无相对滑动，能保证准确的传动比，提高了监测的精度。电机轴6插接固定于第一同步轮221，三维激光雷达采集装置4插接固定于第二同步轮222，伺服电机电机轴6转动，第一同步轮221带动同步带223驱动第二同步轮222转动，三维激光雷达采集装置4发生偏转。支撑装置3包括地笼31和安装杆32，地笼31部分埋于地面5以下，地笼31漏出地面5部分与安装杆32固定连接，地笼31一部分埋设于地面5以下，保证了设备的安全，在地笼31漏出地面5部分预设安装螺丝，在安装杆32与地笼31固定连接后，装置更加牢固。驱动箱21外部设有防水外壳211在雨天或者其他恶劣天气，保障驱动箱21内部件的正常运作。安装杆32的可调高度为0～8m，安装杆32可根据当地的现场环境相应安装为不同高度来检测铁轨。

实施例2

如图4所示，本实用新型一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置，包括识别轨道1异物的三维激光雷达采集装置4和支撑三维激光雷达采集装置4的支撑装置3，三维激光雷达采集装置4采集一条轨道1的信息，支撑装置3设在轨道1一侧，支撑装置3顶部安装有伺服转动控制装置2，伺服转动控制装置2固定连接支撑装置3，底部设有支撑装置3，避免了三维激光雷达采集装置4被异物遮挡，三维激光雷达采集装置4的设置于单线轨道1一侧，实现了对单线轨道1的监测。

如图5所示，本实用新型一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置，将三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置设置于多条轨道之间，通过调节伺服转动控制装置2的转动范围也可实现对多条轨道1的监测。

工作过程：远程系统控制单元发出指令，三维激光雷达的轨道1交通异物侵限检测装置启动并开始工作，驱动箱21内的伺服电机开始运行，伺服电机的电机轴6开始转动，与电机轴6固定的第一同步轮221同步转动，带动与第一同步轮221和第二同步轮222啮合的传动带，在传动带啮合传动作用下第二同步轮222开始转动，与第二同步轮222固定连接的三维激光雷达采集装置4进而转动。三维激光雷达采集装置4的检测范围为一定长度范围的一条轨道1区域，在三维激光雷达采集装置4随着第二同步轮222的转动方向沿轨道1并列方向来回转动，实现对多条轨道1的监测。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置，其特征在于，包括识别轨道(1)异物的三维激光雷达采集装置(4)和支撑所述三维激光雷达采集装置(4)的支撑装置(3)；所述支撑装置(3)设于轨道(1)内侧或外侧，所述支撑装置(3)顶部设有伺服转动控制装置(2)，所述伺服转动控制装置(2)底部固定连接支撑装置(3)，所述伺服转动控制装置(2)活动连接三维激光雷达采集装置(4)，所述伺服转动控制装置(2)带动三维激光雷达采集装置(4)沿轨道(1)垂直方向上下转动或沿轨道(1)平行方向水平转动来采集异物信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置，其特征在于，所述伺服转动控制装置(2)包括驱动箱(21)和同步传动装置(22)，所述驱动箱(21)内设有伺服电机，所述伺服电机设有穿过驱动箱(21)的电机轴(6)，所述同步传动装置(22)内设有第一同步轮(221)、第二同步轮(222)和同步带(223)，所述电机轴(6)插接固定于第一同步轮(221)的安装孔，所述三维激光雷达采集装置(4)插接固定于第二同步轮(222)的安装孔，所述伺服电机的电机轴(6)转动，所述第一同步轮(221)转动带动同步带(223)驱动第二同步轮(222)转动，所述三维激光雷达采集装置(4)发生偏转。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置，其特征在于，所述支撑装置(3)包括地笼(31)和安装杆(32)，所述地笼(31)埋于地面(5)，所述地笼(31)漏出地面(5)的部分与安装杆(32)固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置，其特征在于，所述驱动箱(21)外部设有防水外壳(211)。

5.根据权利要求3所述的一种基于三维激光雷达的轨道交通异物侵限检测装置，其特征在于，所述安装杆(32)的可调高度为0～8m。

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