CN214240829U - 一种多功能轨道板检测车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能轨道板检测车，包括车体，车体的至少一个横向端设有离缝检测单元，离缝检测单元包括检测盒以及安设于检测盒上的用于采集轨道板与支撑层交界处轮廓信息的离缝检测器件，车体的中部还设有用于采集轨道板裂纹产生状况的表面裂纹拍照相机；表面裂纹拍照相机的拍摄方向朝向下方，并且与竖直方向平行或与竖直方向具有一夹角。本实用新型提供的轨道板检测车，通过车体带动表面裂纹拍照相机及离缝检测盒在轨道上行走，可同时实现对轨道板离缝的检测以及对轨道板表面裂纹状况的检测，有效地提高作业效率，降低工人劳动强度，保证对轨道结构的可靠检测，便于工作人员合理制定维护方案。

Description

一种多功能轨道板检测车

技术领域

本实用新型涉及一种多功能轨道板检测车。

背景技术

板式无砟轨道的主要病害类型之一是轨道结构的层间离缝。离缝的产生，一方面会影响轨道的平顺性及动力响应，另外，也不可避免地改变了轨道板与支撑层(砂浆层)之间的接触状态及纵向温度力传递特性，影响轨道结构稳定性。

鉴于层间离缝在线路中普遍存在，且离缝高度大小不一。在现有条件下，铁路维修工人必须进行现场测量，初步掌握线路上轨道结构层间离缝分布情况后，才能制定维修方案，实现有效治理。由于高速铁路日间全封闭运营，对轨道结构层间离缝的检查主要依靠在夜间维修天窗人工展开，轨道结构层间离缝测量的主要工具为塞尺。这种检查方式存在如下弊端：(1)夜间可视条件差，对轨道结构离缝检查难以做到精细化；(2)人工探査主观性强，由于线路检测范固较大，导致检测效率低；(3)在长距离作业中，人工记录离缝对应的线路里程及轨道板编号可靠性不高，记漏、记错在所难免。为此需要开发轨道板离缝自动化检测设备。

另外，轨道板在服役过程中，需要频繁地承受列车运行所带来的荷载、振动等以及经受不同气候的影响，易由于疲劳而产生表面裂纹。当前轨道板表面裂纹的检测基本靠人工完成，人工检测时，需要每个测量人员俯身仔细观察轨道板，作业强度大，效率低下，检测误差以及漏检等问题较多。

目前，由于检修效率不足、检修天窗期较短等因素的影响，检修单位对于轨道结构层间离缝的检测和轨道板表面裂纹的检测一般分期进行，存在一定的重复作业性，相应地增加了劳动强度和检修成本。

实用新型内容

本实用新型涉及一种多功能轨道板检测车，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本实用新型涉及一种多功能轨道板检测车，包括车体，所述车体的至少一个横向端设有离缝检测单元，所述离缝检测单元包括检测盒以及安设于所述检测盒上的用于采集轨道板与支撑层交界处轮廓信息的离缝检测器件，所述车体的中部还设有用于采集轨道板裂纹产生状况的表面裂纹拍照相机；所述表面裂纹拍照相机的拍摄方向朝向下方，并且与竖直方向平行或与竖直方向具有一夹角。

作为实施方式之一，所述表面裂纹拍照相机通过相机支架安装于所述车体上。

作为实施方式之一，所述相机支架的高度可调。

作为实施方式之一，所述表面裂纹拍照相机配置有辅助光源。

作为实施方式之一，该多功能轨道板检测车还包括用于采集待检轨道板编号的编号拍照相机，所述编号拍照相机设于所述车体的底部。

作为实施方式之一，所述检测盒连接有用于驱动其在检测位与避让位之间切换的避障驱动机构。

作为实施方式之一，所述避障驱动机构包括检测臂和避障驱动单元，所述检测臂包括两个臂杆和两个关节块，两个臂杆平行设置并且每个臂杆的两端分别与两个关节块铰接，从而所述检测臂构成为平衡四连杆机构；其中一个关节块安装于所述车体上，所述检测盒安设于另一关节块上，所述避障驱动单元的输出端与其中一个臂杆铰接。

作为实施方式之一，所述检测盒上还设有用于检测离缝检测单元行进路径上的障碍物的测障传感器。

本实用新型至少具有如下有益效果：

本实用新型提供的轨道板检测车，通过车体带动表面裂纹拍照相机及离缝检测盒在轨道上行走，可同时实现对轨道板离缝的检测以及对轨道板表面裂纹状况的检测，有效地提高作业效率，降低工人劳动强度，保证对轨道结构的可靠检测，便于工作人员合理制定维护方案。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的轨道板检测车的一个视角下的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的轨道板检测车的另一视角下的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的检测盒的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的行走轮的结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2，本实用新型实施例提供一种多功能轨道板检测车，包括车体1，所述车体1的至少一个横向端设有离缝检测单元2，所述离缝检测单元2包括检测盒201以及安设于所述检测盒201上的用于采集轨道板与支撑层交界处轮廓信息的离缝检测器件。其中，优选为车体1的两个横向端均设有离缝检测单元2，以提高轨道板离缝状况检测的准确性；可以理解地，所谓的横向垂直于车体1行进方向，也即上述车体1在列车轨道上行走时，该车体1的横向即平行于轨道横向。

本实施例中，优选地，该离缝检测器件包括激光轮廓传感器202，该激光轮廓传感器202的激光发射方向平行于水平向，采用激光轮廓传感器202采集层间离缝状态，激光束能深入离缝内部，具有较高的敏感性、分辨率和准确性等特点，同时可以实现可视化，结果直观可靠。上述激光轮廓传感器202安设于检测盒201上且位于检测盒201的朝向车体1的一侧，车体1在轨道上行走时，该激光轮廓传感器202也即朝向了轨道侧，与轨道板与支撑层交界处水平正对。其中，该激光轮廓传感器202为集成模块；在其中一个实施例中，该激光轮廓传感器202采用基恩士的相应系列激光轮廓传感器202。上述检测车上一般还配置有中控单元，该中控单元优选为是计算机，上述激光轮廓传感器202优选为与上述计算机电连接或通讯连接，该计算机用于获取并分析该激光轮廓传感器202采集的轮廓数据，判断是否产生离缝。当然，通过上述计算机储存轮廓数据，而通过人工判断是否产生离缝也是可行的方案。

在另外的实施例中，上述离缝检测器件包括离缝拍照相机205，所述离缝拍照相机205的摄像头轴线平行于水平向，用于采集轨道板与支撑层交界处的图像信息。同样地，该离缝拍照相机205与上述计算机电连接或通讯连接，该计算机用于获取并分析该离缝拍照相机205采集的图像信息，判断是否产生离缝。当然，通过上述计算机储存图像信息，而通过人工判断是否产生离缝也是可行的方案。

在进一步优选的方案中，上述离缝检测单元2包括激光轮廓传感器202和离缝拍照相机205，可进一步提高测量结果的准确性，通过激光轮廓传感器202采集的轮廓数据与离缝拍照相机205采集的图像信息结合，能更直观地呈现轨道板离缝状态，便于制定维护方案。对于上述离缝检测单元2包括检测盒201的情况，所述激光轮廓传感器202以及所述离缝拍照相机205均安设于所述检测盒201上且均位于检测盒201的朝向车体1的一侧。

进一步优化上述轨道板检测车的结构，如图1和图2，车体1上设有避障驱动机构，上述离缝检测器件与该避障驱动机构连接从而具有水平正对于轨道板与支撑层交界处的检测位以及避开其行进路径上的障碍物的避让位。在其中一个实施例中，如图1和图2，上述避障驱动机构包括检测臂51和避障驱动单元52，检测臂51包括两个臂杆511和两个关节块512，两个臂杆511平行设置并且每个臂杆511的两端分别与两个关节块512铰接，从而检测臂51构成为平衡四连杆机构；其中一个关节块512安装于车体1上，离缝检测器件安设于另一关节块512上，避障驱动单元52的输出端与其中一个臂杆511铰接。以下定义安装于车体1上的关节块512为第一关节块512，定义另一关节块512为第二关节块512；两个臂杆511优选为上下平行布置，定义其中一个臂杆511为第一臂杆511，另一臂杆511为第二臂杆511，第一臂杆511位于第二臂杆511上方。可以理解地，上述各铰接结构的铰接轴轴向均平行于水平向。

在可选的实施例中，如图1和图2，上述两个关节块512可采用槽钢式结构，臂杆511的端部伸入至关节块512的槽腔内并与关节块512的槽壁铰接，结构小巧美观，而且关节块512的槽壁可对臂杆511的摆动运动进行导向，可提高检测臂51活动的稳定性和可靠性。

通过上述的避障驱动单元52可以带动检测臂51活动，进而带动离缝检测器件升降；在其中一个实施例中，如图1和图2，避障驱动单元52包括直线电缸，直线电缸的壳体铰接在车体1上，该直线电缸的输出端显然与其中一个臂杆511铰接，例如与第一臂杆511铰接，可选地，该直线电缸的壳体铰接安装在上述第一关节块512上。通过上述的避障驱动单元52与平衡四连杆机构式检测臂51配合，可带动离缝检测器件在检测位与避让位之间切换，离缝检测器件在检测位时是水平正对于轨道板与支撑层交界处的，对于两侧设置有侧向挡块的轨道，该侧向挡块以及轨道两侧可能存在的其它障碍物会与离缝检测器件的行进运动发生干涉，在这种情况下，上述避障驱动单元52与检测臂51配合可使离缝检测器件处于避让位，以避开各障碍。

通过设置避障机构，使离缝检测器件可避开其行进路径上的各种障碍，避障机构采用平衡四连杆机构式检测臂51，利用平衡四连杆机构的比例放大特性和随遇平衡特性，基于其比例放大特性可以在小尺寸检测臂51的情况下即可获得所需的离缝检测器件升降行程，可显著地提高离缝检测器件避障的响应速度，在避障后可快速回位；基于其随遇平衡特性可以保证离缝检测器件升降运动以及平移运动的平稳性，减少离缝检测器件的晃动，可提高离缝检测器件的检测准确性。

进一步优选地，如图1，检测臂51还包括伸缩导杆513，伸缩导杆513的两端分别与两个臂杆511铰接，并且伸缩导杆513端部所连接的铰接轴轴向平行于关节块512所连接的铰接轴轴向。显然地，该伸缩导杆513具有可伸缩特性；通过设置该伸缩导杆513，可进一步提高两个臂杆511活动的协调性和一致性，即进一步提高了离缝检测器件升降运动的响应速度和稳定性。在其中一个实施例中，如图1，伸缩导杆513的其中一端与安装于车体1上的关节块512上的铰接轴连接，也即与第一关节块512上的铰接轴铰接，进一步地，该伸缩导杆513与第一臂杆511的相应端的铰接轴铰接。

当然，并不限于上述的避障驱动方式，例如可以直接在车架上设置升降驱动设备以驱使离缝检测器件竖直升降，气缸、液压缸、电动推杆、电机+传动机构等常规的升降驱动设备均适用于本实施例中；其他的避障驱动方式此处不作一一例举。

进一步优化上述实施例，上述离缝检测单元2还包括测障单元203，通过上述测障单元203与上述避障驱动单元52联锁配合，可以实现该检测车自动避障。该测障单元203可采用传感器，即其包括测障传感器，超声波传感器、激光传感器、红外传感器、雷达传感器等均适用于本实施例中；在另外的实施例中，也可采用测障相机，进一步可采用测障相机与测障传感器配合，通过该测障相机可知悉前方障碍物的类型、高度，从而使离缝检测器件更安全地避障。

上述测障单元203优选为与上述离缝检测器件一体化安装，例如，如图3，二者均安装在检测盒201上，该测障单元203沿离缝检测器件行进方向安设于检测盒201的前端，或者，测障单元203有两组且沿离缝检测器件行进方向分别安设于检测盒201的前端和后端。其中，对于在检测盒201前端和后端分别安设测障单元203的情况，可实现检测车双向检测的目的，例如可以往复地对某块轨道板的离缝情况进行检测，提高检测准确率，例如可以在某处离缝检测数据缺失时，返回至该处进行补充检测等。

进一步优化上述实施例，如图1和图2，上述检测盒201上安装有防撞机构6，该防撞机构6用于防止检测盒201撞击障碍物而出现损伤，则该防撞机构6宜沿车体1行进方向位于检测盒201的前侧。在其中一个实施例中，上述防撞机构6可以是安装在检测盒201前端的橡胶块、防撞弹簧等弹性构件；在另外的实施例中，如图1和图2，上述防撞机构6包括防撞轮61，该防撞轮61通过防撞支架62安装在检测盒201上，该防撞支架62可安装在检测盒201顶部或者安装在检测盒201的安装支杆7上，防撞轮61显然是可转动安装在该防撞支架62上的，该防撞轮61的轮轴轴向平行于水平向并且垂直于轨道纵向(也即垂直于车体1行进方向)，在通过上述防撞轮61预先撞击障碍物以保护检测盒201的同时，防撞轮61可在侧向挡块等障碍物表面滚动，因此检测盒201仍可同步上升以避障。

进一步优化上述实施例，由于离缝检测器件需要在检测位与避让位之间切换，因此需要保证对该离缝检测器件位置定位的准确性，优选地，在上述检测盒201的底端还设有测距单元204，该测距单元204可采用测高传感器等测距器件，同样地，该测高传感器可采用超声波传感器、激光测距传感器、红外测距传感器等。

可以理解地，上述车体1配置有适于在列车轨道上行走的行走机构；优选地，该行走机构包括多个行走轮4，在其中一个实施例中，如图1，该车体1配置三个行走轮4，三个行走轮4呈三角形布置，在保证车体1运行稳定性、顺畅性的前提下，简化车体1的结构，减少车体1部件数量及占用空间，便于车体1运输；具体地，其中2个行走轮4布置于所述车体1的其中一个横向端，另外1个行走轮4布置于所述车体1的另一个横向端。

进一步可选地，如图1，所述车体1包括第一车架(已图示，未标注)和第二车架(已图示，未标注)，所述第一车架与所述第二车架均为长条形车架，所述第一车架的长度方向垂直于所述行走轮4的轮轴轴向，所述第二车架的长度方向平行于所述行走轮4的轮轴轴向，所述第一车架与所述第二车架连接构成为T型车体1，其中2个行走轮4布置于所述第一车架上，另外1个行走轮4布置于所述第二车架上。同样地，采用T型车体1，在保证车体1运行稳定性、顺畅性的前提下，能够简化车体1的结构。可设置上述第一车架与第二车架可拆卸装配，便于车体1的储存和运输，螺栓连接等常规的可拆卸连接方式均适用于本实施例中；尤其地，第一车架与第二车架的长度相同，则车体1在拆解为两个车架后，可放置于一个货箱内，便于设备部件的打包、储存和运输。

上述车体1可以由人工推动，例如在车体1上设有手动推柄(已图示，未标注)，便于控制车体1的行走速度，更准确地测量轨道板状况；也可以采用自动驱动的方式，例如至少部分行走轮4配置有行走驱动电机。可选地，上述车体1可在轨道上双向行走，可实现轨道板检测车双向检测的目的，工作更为灵活，能有效提高作业效率以及检测准确性；双向行走方式例如可以是设计上述行走驱动电机为可正反转驱动的电机，通过电机驱动车体1双向行走是常规技术，此处不作赘述。

进一步优选地，如图4，各行走轮4均配置有用于控制其轮面与轮轴41之间电传导通断的绝缘控制单元，通过设置绝缘控制单元控制行走轮4轮面与轮轴41之间的电传导通断，可使行走轮4在绝缘状态与非绝缘状态之间切换，从而满足不同条件的列车轨道的轨道板检测工作要求，相应地扩展轨道板检测车的适用范围；结构简单且易于操作，避免反复更换行走轮4而带来的工作量增加、检测效率降低等问题。在其中一个实施例中，如图4，行走轮4包括轮轴41和轮毂(二者可通过滚珠轴承411等进行装配连接)，轮毂包括同轴固定的外环金属毂421和内环绝缘毂422，内环绝缘毂422安装于轮轴41上；进一步地，绝缘控制单元包括金属连接件43，金属连接件43可拆卸安装于轮轴41上并且外缘与外环金属毂421接触(可选地，该金属连接件43与上述滚珠轴承411连接)。从而，通过控制金属连接件43是否安装在轮轴41上可以控制行走轮4的轮面与轮轴41之间的电传导通断，当金属连接件43安装在轮轴41上时，上述外环金属毂421与轮轴41之间可通过该金属连接件43实现电传导关系的连通，上述行走轮4为非绝缘轮；将金属连接件43从轮轴41上取下时，外环金属毂421与轮轴41之间的电传导关系即被切断，上述行走轮4为绝缘轮。

其中，可选地，上述金属连接件43为环形构件并且套装固定在轮轴41上，例如通过轴向限位环/限位销等固定。当然，通过螺钉等将金属连接件43固定在内环绝缘毂422等位置上也为可行方案，此处不作一一例举。

其中，可选地，上述内环绝缘毂422为塑料毂体，当然也可采用其它的电绝缘材料。

当然，并不限于上述的绝缘控制方式，例如通过在上述内环绝缘毂422内设置控制电路以控制行走轮4的轮面与轮轴41之间的电传导通断等，这是本领域技术人员容易设计的，此处不作一一详述。

作为本实施例的优选方案，如图1和图2，所述车体1的中部还设有用于采集轨道板裂纹产生状况的表面裂纹拍照相机3，用于检测轨道板是否产生裂纹以及裂纹程度；所述表面裂纹拍照相机3的拍摄方向朝向下方，并且与竖直方向平行或与竖直方向具有一夹角，一方面便于布置，另一方面，倾斜拍摄时能更清晰地获取裂纹图像。在检测车包括中控单元的实施例中，该表面裂纹拍照相机3还与该中控单元电连接，该中控单元用于接收并存储该表面裂纹拍照相机3的检测数据。

上述表面裂纹拍照相机3可通过相机支架31安装在车体1上，在拍摄裂纹图像时，相机支架31可保证拍摄的平稳性；进一步可设置该相机支架31高度可调，例如采用伸缩杆等，通过调节相机支架31的高度，使裂缝成像于相机中心，减少由于拍摄角度等问题造成的测量误差。

进一步优选地，上述表面裂纹拍照相机3配置有辅助光源(例如设于表面裂纹拍照相机3的上方，或者采用环形光源环绕该表面裂纹拍照相机3布置)，以便实现夜间的准确拍摄。

进一步地，上述中控单元还可对所获取的轨道板表面裂纹数据进行处理分析(或传输给远程控制中心进行图像处理)，具体包括：(1)图像灰度化处理；(2)光照不均匀校正；(3)疑似裂纹位置图像的增强与分割；(4)进行疑似裂纹的提取，同时基于前期海量图片库和神经网络计算方法判断该处是否为裂纹；(5)裂纹几何尺寸(裂纹长度、宽度)提取，将裂纹几何尺寸信息与轨道板板号、里程对应存入本地数据库，同时将结果发送到后台服务器进行存储备份。

接续上述轨道板检测车的结构，该轨道板检测车还包括用于采集车体1移动速度的速度检测单元，该速度检测单元例如可以是与车体1的车轮轴41连接的旋转编码器，当然，轮轴脉冲速度传感器等常规测速元件也适用于本实施例中。在检测车包括中控单元的实施例中，该速度检测单元还与该中控单元电连接。通过该速度检测单元检测车体1的移动速度，中控单元可对应换算成车体1的行进里程，在确定起始里程后，可实现对轨道板离缝测量结果的准确定位。其中，可预先在中控单元数据库中预存轨道板编号，通过起始里程信息以及车体1的行进里程信息，可推算判断轨道板离缝测量结果所对应的轨道板；但这种推算判断在相邻两块轨道板接合处可能存在不准确的情况。本实施例中，优选地，该多功能轨道板检测车还包括用于采集待检轨道板编号的编号拍照相机，所述编号拍照相机设于所述车体1的底部，用于采集待检轨道板的编号，上述中控单元还用于获取待检轨道板的编号，并将轨道板检测信息与轨道板编号对应存储。

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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多功能轨道板检测车，包括车体，所述车体的至少一个横向端设有离缝检测单元，所述离缝检测单元包括检测盒以及安设于所述检测盒上的用于采集轨道板与支撑层交界处轮廓信息的离缝检测器件，其特征在于：所述车体的中部还设有用于采集轨道板裂纹产生状况的表面裂纹拍照相机；所述表面裂纹拍照相机的拍摄方向朝向下方，并且与竖直方向平行或与竖直方向具有一夹角。

2.如权利要求1所述的多功能轨道板检测车，其特征在于：所述表面裂纹拍照相机通过相机支架安装于所述车体上。

3.如权利要求2所述的多功能轨道板检测车，其特征在于：所述相机支架的高度可调。

4.如权利要求1所述的多功能轨道板检测车，其特征在于：所述表面裂纹拍照相机配置有辅助光源。

5.如权利要求1所述的多功能轨道板检测车，其特征在于：还包括用于采集待检轨道板编号的编号拍照相机，所述编号拍照相机设于所述车体的底部。

6.如权利要求1所述的多功能轨道板检测车，其特征在于：所述检测盒连接有用于驱动其在检测位与避让位之间切换的避障驱动机构。

7.如权利要求6所述的多功能轨道板检测车，其特征在于：所述避障驱动机构包括检测臂和避障驱动单元，所述检测臂包括两个臂杆和两个关节块，两个臂杆平行设置并且每个臂杆的两端分别与两个关节块铰接，从而所述检测臂构成为平衡四连杆机构；其中一个关节块安装于所述车体上，所述检测盒安设于另一关节块上，所述避障驱动单元的输出端与其中一个臂杆铰接。

8.如权利要求6所述的多功能轨道板检测车，其特征在于：所述检测盒上还设有用于检测离缝检测单元行进路径上的障碍物的测障传感器。

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